ФАКУЛТЕТ ПО ТРАНСПОРТАКАТЕДРА “ЖЕЛЕЗОПЪТНА ТЕХНИКА”

ТЕХНИЧЕСКА ЕКСПЛОАТАЦИЯ НА ТРАНСПОРТАЗАПИСКИ ЗА УЧЕБНАТА 2007 - 2008г.

ЗА СПЕЦИАЛНОСТТА“ ТЕХНОЛОГИЯ И УПРАВЛЕНИЕ НА ТРАНСПОРТА “

ДОЦ.Д-Р ИНЖ. БОРИСЛАВ АЛЕКСАНДРОВ ДАМЯНОВ

СОФИЯ 08.4.2023 г..

1

КОНСТРУКЦИОННИ МАТЕРИАЛИ ИЗПОЛЗВАНИ В ТРАНСПОРТНОТО МАШИНОСТРОЕНЕ.

ЧУГУНСплав на желязо с въглерод(>2,14%C) се нарича чугун. Въглерода в чугуна може

да се намира във вид на цементит или графит, или едновременно във вид на цементит и графит. Цементита придава на чугунения лом специфичния светъл блестящ цвят. По тази причина чугун в който целия въглерод се намира във вид на цементит се нарича БЯЛ. Графита придава на чугунения лом сив цвят и този чугун се нарича СИВ. В зависимост от формата на графита и условията на образуването му се различават следните видове сив чугун: сив, високоякостен, ковък.

1.Сив чугун - сплав на Fe-Si-C, с постоянни примеси от Mn, P, S. Най-широко приложение намират доевтектоидните чугуни съдържащи 2,4-3,8%C. Колкото е по-високо съдържанието на въглерод в чугуна, толкова количеството на графит е по-голямо и толкова по-ниски са неговите механични характеристики. В същото време за обезпечаване на високи леярски свойства на чугуна съдържанието на въглерод не трябва да бъде под 2,4%. Структурата на чугуна в отливките зависи преди всичко от химическия състав(съдържание на въглерод и силиций)и скоростта на кристализация. Силиция способства на процеса на графитизация и забавя скоростта на охлаждане.

Пластинчат чугун(половинчат) - голяма част от въглерода(>0,8%) се намира във вид на Fe3C. Структурата на такъв чугун е перлит, ледебурит и Пластинчат графит.

Перлитен сив чугун - въглерода(0,7 - 0,8%) се намира във вид на Fe3C влизащ в състава на перлита. Структурата на такъв чугун е перлит и пластинчат графит.

Феритно-Перлитен сив чугун- структурата на такъв чугун е перлит, ферит и пластинчат графит. Въглерода(0,1 - 0,7%) се намира във вид на Fe3C.

Феритен сив чугун - структурата на такъв чугун е ферит и пластинчат графит. Въглерода се намира във вид на графит.

2.Бял чугун - в зависимост от съдържанието на въглерод в свързано състояние като цементит различаваме: целия въглерод се намира във вид на цементит Fe3C. Структурата на такъв чугун е перлит, ледебурит и цементит.

Механическите свойства на чугуна зависят от неговата структура и преди всичко от неговата графитна съставяща. Колкото по-малко са графитните включвания и по-дребни и изолирани толкова по-високоякостен е чугуна. Относителното удължаване на чугуна при опън независимо от механическите свойства на чугуна практически е равно на нула. При свиване(натиск) чугуна претърпява значителни деформации и разрушенията имат характер на срязване под ъгъл 450. Разрушаващото натоварване при натиск е от3 до 5 пъти по-голямо от това на опън и по тази причина е препоръчително той да се използва за детайли работещи на натиск. Твърдостта на чугуна се движи в границите 143-255НВ. Графита прави чугуна малко чувствителен към всевъзможните концентратори на напрежения. Графита повишава износоустойчивостта и антифрикционните качества на чугуна вследствие на собственото “смазващо” действие и повишава якостта на смазващия материал. Графита подобрява свойството на чугуна за обработка чрез рязане, стружката е дребна и чуплива. Перлитната структура на чугуна увеличава неговата якост и износоустойчивост, докато ферита оказва обратното въздействие.

2

По предназначение чугуните могат да се разделят на следните групи:+феритни и феритно-перлитни(СЧ10, СЧ15,СЧ18), структурата на

чугуните е перлит, ферит, графит. Този тип чугуни се използват за изработване на малко отговорни детайли, изпитващи в процеса на работа на незначителни натоварвания и с дебелина на стената на отливките 10-30мм.

+перлитни чугуни(СЧ21, СЧ24,СЧ25, СЧ30,СЧ35), за изработване на отговорни отливки(бутала, цилиндри, цилиндрови блокове, детайли за металургическо оборудване и др.), с дебелина на стените на отливките от 60 до 100мм. Към тази група се отнасят и модифицираните чугуни при производството на които в отливката се прибавят модификатори като графит, феросилиций, силикокалций позволяващи при отливане да се получи перлитна метална основа без това да оказва влияние на качеството на отливката независимо от нейната дебелина на стените. Стоманизирани чугуни при производството на които в отливката се прибавят 20-30% стоманен лом.

За отстраняване на остатъчните напрежения вследствие на отливането и стабилизация на размерите задължително се препоръчва отгряване при 500-6000С. В зависимост от формата и размерите на отливката задържането при тази температура трябва да бъде в границите 2-10часа. Охлаждането след това трябва да бъде бавно, заедно с пеща. След тази обработка вътрешните напрежения намаляват с 80-90%. Използва се и по-рядко естествено стареене на отливките в продължение на 6-10 месеца при което вътрешните напрежения намаляват с 40-50%.

+Антифрикционни чугуни - за изработване на плъзгащи лагери, втулки и други детайли работещи в условията на триене на метал в метал с мазане. Антифрикционните качества зависят от съотношението перлит-ферит, така също и от количеството и формата на графита. При работа със закалени или нормализирани стоманени валове се използват перлитни антифрикционни сиви чугуни марки АЧС -1 и АЧС-2, а при работа с термически не обработени стоманени валове се използват перлитно-феритен антифрикционен чугун марка АЧС -3.

3.Високоякостен чугун с сфероидален графит(ВЧ) - за получаване на този вид чугун се извършва модификация с никел или феросилиций. Този тип чугун има високи механични свойства и не отстъпва по качества на лята въглеродна стомана, запазвайки при това добри леярски качества, способност за обработка чрез снемане на стружка и високи антифрикционни качества. По известните чугуни от тази група са :

+феритни - ВЧ35, ВЧ40, ВЧ40.+перлитни - ВЧ50, ВЧ60, ВЧ70, ВЧ80, ВЧ100.+антифрикционни - АЧВ-1(за работа с закалени или нормализирани

валове при висока скорост на въртене и високи натоварвания), АЧВ-2.Отливките от ВЧ се използват автомобилостроенето и локомотивостроенето, за

изработка на колянови валове, цилиндрови глави, блокове и др. За повишаване на механическите качества(пластичност и др.), премахване на вътрешните напрежения, отливките от ВЧ се подлагат на термическа обработка включваща следните процеси: отгряване, нормализация, закалка, отпускане.

4.Ковък чугун(КЧ) - получава се от бял чугун при продължително нагряване. Металната основа на такъв чугун е ферит(феритен ковък чугун) или перлит(перлитен чугун). Най-висока пластичност притежава феритния ковък чугун., който се използва май-много в машиностроенето. Дебелината на отливките не трябва да превишават 40-50мм. При по-дебели отливки се получава сърцевина от пластинчат графит и чугуна не може да се подлага на отгряване. Отгряването се извършва на два

3

етапа. От КЧ се изработват детайли работещи при ударни и вибрационни натоварвания. Съществуват следните видове КЧ:

+феритни ковки чугуни КЧ37-12, КЧ35-10 за изработване на високо отговорни детайли като картери, скоби, носещи елементи.Твърдостта на този тип чугуни е 163НВ.

+перлитни ковки чугуни КЧ50-5, КЧ55-4, притежават висока якост, минимална пластичност и добри антифрикционни качества. Твърдостта на този тип чугуни е 241-269НВ. Използват се за изработка на карданни валове, конвейери, втулки, муфи, спирачни калодки. За повишаване на твърдостта и износоустойчивостта на КЧ се препоръчва нормализация при 800-8500С или закаляване при 850-9000С и последващо отпускане при 450-7000С. Последната операция позволява получаване на структура зернист перлит.

5.Специални чугуни - топлоустойчиви(ЧШГ), корозионноустойчиви чугуни(ЧХ) Притежаващи окалиноустойчивост, устойчивост срещу поява на пукнатини, продължителна механична якост при повишени температури.

КОНСТРУКЦИОННИ СТОМАНИ И СПЛАВИКонструкционни се наричат всички стомани, предназначени за производство на

детайли за машини(машиностроителни стомани), конструкции и съоръжения(строителни стомани). Към тази група стомани се отнасят и стоманите със специално предназначение и свойства като:износоустойчиви, пружинни, корозионно-устойчиви, топлоустойчиви.Конструкционните стомани са дребнозърнести по структура. Те трябва да притежават добри технологични свойства като:добра обработваемост(коване щамповане) и обработване чрез снемане на стружка, да не образуват шлифовъчни пукнатини, висока закаляемост, ниска склонност към обезвъглеродяване, деформации и образуване на пукнатини при закаляване. Строителните Конструкционни стомани трябва да притежават добра заваряемост. Стоманите се получават в мартенови пещи, електропещи, също и в конвертори с продухване с кислород отгоре.Стоманите използвани в строителството се подават без предварителна термична обработка. За подобряване на качествата на стоманата и намаляване на неметалните включвания, вредни примеси(S), намаляване на дефектите стоманите се подлагат на рафиниране в течна синтетична шлака(Ш), електрошлаково претопяване(ЕШП) и др.

1.Въглеродни конструкционни стомани(ВКС) - разделят се две основни групи стомани с обикновени качества и качествени стомани.

+стомани с обикновени качествамарка на стоманата

Ст0 Ст1 Ст2 Ст3 Ст4 Ст5 Ст6

С, % 0,23 0,06-0,12 0,09-0,15 0,14-0,22 0,18-0,27 0,28-0,37 0,28-0,49Mn, % - 0,25-0,5 0,25-0,5 0,3-0,65 0,4-0,7 0,5-0,8 0,5-0,8

В зависимост от технологията на производство ВКС с обикновени качества се разделят на следните три основни групи:

спокойни(сп) /0,15 - 0,3%Si и 0,002%О2/ - Ст1сп, Ст2сп, Ст3сп, Ст4сп, Ст5сп, Ст6сп;

полуспокойни(пс) /0,05 - 0,15%Si и 0,01%О2 /- Ст1пс, Ст2пс, Ст3пс, Ст4пс, Ст5пс, Ст6пс;. кипящи(кп) /0,05%Si и 0,02%О2 /- Ст1кп, Ст2кп, Ст3кп, Ст4кп. Стомани с обикновени качества, особено кипящите са най-евтини. В процеса на производство те са най-малко очистени от вредните примеси. Стоманите се отливат в крупни слитъци и вследствие на това в тях е силно развито присъствието на ликвация и

4

голямо съдържание на неметални включвания. За това този вид стомани не се препоръчва за използване при заварени конструкции поради лошата заваряемост. За препоръчване е при заварени конструкции да се използват само спокойни стомани, които имат по-добри качества и особено заваряемост. Механическите свойства може да се подобрят ако при обработката бъдат подложени на закаляване във вода при прокатната обработка.

+ качествени стомани - произвеждат се при строги условия на отливане, състав на шихтата и технологията на разливане. Изискванията за химически състав и структура са по строги от тези при стомани с обикновени качества(S<0,04%, P<0,035-0,04%), също и съдържанието на неметални включвания е по-малко, макро и микроструктурата са регламентирани. Съществуват три основни групи:

ниско въглеродни стомани(C<0,25%) 05кп, 08, 07кп, 10, 10кп. Това са стомани притежаващи висока якост и пластичност. Без термообработка се използват за слабо натоварени детайли. Много добра приложимост за студено щамповани изделия, заварени конструкции или за детайли подложени на по-следваща циментация.

средно въглеродни стомани(C 0,3 - 0,5%) 30, 35, 40, 45, 50, 55. След нормализация и повърхностна закалка се използват за различни детайли в машиностроенето. Прокаляемостта на този тип стомани не е голяма 10-12мм (95% мартензит) за това се препоръчва използването им за изработка на не големи детайли или крупни такива не изискващи цялостна прокаляемост. За подобряване на прокаляемостта се легират с манган 40Г, 50Г.

високо въглеродни стомани (C 0,6 - 0,85%) 60, 65, 70, 80, 85. За детайли работещи в условията на триене при наличие на високи статически и вибрационни натоварвания. Използват се за пружини и ресори, шпиндели, прокатни валци. Използват се след закаляване и следващо отпускане, нормализация и отпускане, повърхностна закалка

2.Легирани конструкционни стомани. Намират приложение в селскостопанското машиностроене за изработка на трактори, селскостопански машини, автомобилната промишленост, локомотивно и вагоностроене и в по-малка степен за металорежещи машини и инструменти.

В качеството на легиращи елементи се използват сравнително евтини елементи като: манган, силиций, хром. Някои от тези стомани допълнително се легират с титан, ванадий бор. За високо натоварени и отговорни детайли тези стомани могат да се легират и с никел, молибден, волфрам, ниобий с цел подобряване на качествата им. В зависимост от сумарното съдържание на легиращи елементи те се разделят на следните три групи:

нисколегирани( до 2,5%). легирани( от 2,5 до 10%). високолегирани (над 10%).

Трябва да се отбележи, че колкото по-висока е легираността на стоманата и по-малки габаритните размери на полуфабриката, толкова стойността на изделието е по-голяма. Особено скъпи са стоманите съдържащи големи количества като: никел, молибден, волфрам, кобалт. Особено скъпи са стомните от този тип подложени на предварителна калибровка. Най-широко приложение в машиностроенето са намерили легираните стомани, в строителството се използват нисколегираните стомани. Високолегираните стомани като правило имат специално предназначение(корозионно- устойчиви, топлоустойчиви, не магнитни).

5

Легиращите елементи оказват следното влияние на качествата на стоманите:

легиране с хром, манган, бор, никел, молибден. Подобряват прокаляемостта на стоманата.

никел. Повишава устойчивостта срещу крехко разрушение, увеличава пластичността, намалява чувствителността към концентратори на напрежение.

ванадий, титан. Намалява чувствителността към концентратори на напрежение.3.Строителни нисколегирани стомани - съдържат не по-вече от 0,22%С и

сравнително не голямо количество не дефицитни легиращи елементи като: Mn, Si, Cr, Ni, Cu, V, Ti. Към тази група се отнасят следните видове стомани: 09Г2, 09Г2С, 10Г2С1, 14Г2, 17ГС, 15Г2СНД и др. Произвеждат се във вид на листове, сортов фасонен прокат, и се използват в строителството и машиностроенето за заварявани конструкции без допълнителна термична обработка. Този тип стомани се заваряват добре без да се образуват студени и горещи пукнатини и зоните около заваръчния шев по структура и механически качества не се различават от основния метал.Марката на стоманата се избира като под внимание се вземат следните условия при който ще работи изработения от нея детайл като: условия на експлоатация и разчетните температури, характер и големина на действащите натоварвания.

4.Арматурни стомани - за армиране на железобетонни конструкции се използват въглеродни или нисколегирани стомани във вид на гладки или с периодически профил пръти. Най-използваните са Ст3(сп, пс, кп), Ст5сп2, 18Г2С, 35ГС, 80С и др.

5.Стомани за студено щамповане - приложими в автомобилната индустрия и транспортното машиностроене за детайли изработени чрез студено щамповани от листов материал. Щампуемоста зависи от съдържанието на въглерод: колкото повече въглерод толкова по-добра Щампуемоста Силиция влошава този процес и особено процесите на изтегляне. Препоръчителни стомани от този тип са 09Г2С, 09Г2, 16ГФЗ и др.

6.Конструкционни(машиностроителни) цементуеми(нитроцементуеми) легирани стомани.

От този вид стомани се изработват преди всичко зъбни колела, валове за скоростни кутии, валове на бързо оборотни машини и др. изделия. В зависимост от легиращите елементи различаваме:

хромови(15Х, 20Х), за изработване на не големи и прости по форма детайли със следваща дълбочина на цементация до 1,0 - 1,2мм. Прокаляемостта на този вид стомана е много ниска.

хром никелови(18Х2Н4МА, 18Х2Н4ВА), за детайли работещи при значителни динамични натоварвания. Критическия диаметър на прокаляемост е 100мм.

хром ванадиеви(20ХФ), притежават ниска прокаляемост. Използват се за изработка на не големи по габарит детайли.

хром манганови(18ХГТ, 25ХГТ), използват се за заместител на скъпите хром ванадиеви стомани защото покаческва не се различават съществено. Използват се преди всичко в автомобилостроенето и транспортното машиностроене.

хромманганникелови(20ХГНМ, 14ХГН), притежават висока прокаляемости якост. Използват се за агрегати и детайли от транспортното машиностроене.

конструкционни(машиностроителни) подобрени легирани стомани(30Х, 38Х, 40ХГ, 20ХГС, 45ХН ).

6

Това са средно въглеродни стомани(0,3-0,5%С) и подложени на закаляване и по-следващо ВТО. Детайли изработени от този вид стомани притежават ниска чувствителност към концентратори на напрежение, висока износоустойчивост, висока прокаляемост. Механическите качества на стоманата зависят преди всичко от термическата обработка и преди всичко от температурата на отпускане.

8.Стомани с повишена обработваемост чрез стружкоотделяне(автоматни стомани), това са стомани за масово производство(А12, А20, А40Г, АС12ХН, АС38ХГМ, А45Е, А40ХЕ). Позволяват висока скорост на рязане, ниска стойност на металорежещия инструмент, високо качество на обработената повърхност.

9.Ресорно-пружинни стомани(общо предназначение) за производство на ресори, пружини и други елементи подложени на динамични и статични натоварвания. Стоманите се изработват във вид на прътове или ленти в зависимост от това какво ще се произвежда от тях. За пружини с малко сечение, закалявани в масло и възприемащи ниски натоварвания се използуват въглеродни стомани тип 60, 70, 75, 85. В промишлеността най-често се използват силициеви пружинно ресорни стомани 55С2, 60С2А, 70С3А, това са препоръчителните стомани за производството на елементи от ресорното окачвани на тяговия подвижен състав. Но трябва да се отбележи, че този тип стомани са склонни към обезвъглеродяване при термообработка и този процес трябва да се контролира. Стомани 60С2ХФА, 65С2ВА, притежават висока прокаляемост, висока релаксионна способност и се използват за отговорни еластични елементи. В автомобилостроенето за ресори се използва стомана 50ХГА, която по технологични свойства превъзхожда силициевите стомани. За клапанни пружини се препоръчва използването на стомана 50ХФА, която не е склонна към прегряване и обезвъглеродяване. Но тази стомана има ниска прокаляемост и се използва за пружини с диаметър на тела до 6мм. Оптималната твърдост на ресорите е 42-48НRС, при по-висока твърдост рязко намалява издръжливостта на елемента и всякакви повърхностни дефекти като побитости, надирания, отчупвания се явяват концентратори и появата на пукнатини е неминуема. Срока на работа на един ресор или пружина може да се удължи чрез хидроабразивна или дребно струйна обработка.

10.Лагерни стомани. За изработката на корпусите на лагерите се използват високо въглеродна хромова стомана ШХ15, хроммангансилициева стомана ШХ15СГ. Това са стомани притежаващи висока твърдост, износоустойчивост. В стоманите не се допускат не метални включвания и карбидна нееднородност. Получаването на тези стомани става най-често чрез електрошлаково претопяване. Стоманите се произвеждат във вид на пръти, тръби или проводник. За получаване на оптимално съчетание на якост и износоустойчивост на елементите от лагерите твърдостта им след закаляване и отпускане трябва да бъде 61-66НRС. За лагери работещи при високи динамични натоварвания се използват циментуеми стомани 20Х2Н4А, 18ХГТ. Последните две стомани позволяват циментация на изделията произведени от тях на дълбочина до 3,5мм. За производството на буксови лагери се използва стомана ШХ4. Лагерите се подлагат на обемно-повърхностна закалка като след нея твърдостта на повърхността е 60-66НRС, а на сърцевината 35-40НRС.

11. Износоустойчиви стомани. От този тип стомана се изработват детайли подложени на интензивно абразивно износване, високи механични натоварвания и удари. В железопътния транспорт от този вид стомана се изработени кръстовините на релсовия път. Най-използваната стомана от този тип е високо манганова лята аустенитна стомана, съдържаща 11,5-14,5%Mn, 0,9-1,3%C. За изработване на елементи

7

от хидропомпи и хидромотори както и турбокомпресори се използват стомани 30Х10Г10, 0Х14АГ12, 0Х14Г12М работещи в условията на износване при кавитационна ерозия.

ИНСТРУМЕНТАЛНИ СТОМАНИ И ТВЪРДИ СПЛАВИВъглеродни и легирани стомани с висока твърдост 60-66НRС, и износоустойчивост използвани за производството но инструменти. Това са евтектоидни или ледебуритни стомани които след закаляване и нискотемпературно отвръщане имат структура мартензит и остатъчен карбид.

Всички инструментални стомани се разделят на три групи: топлоустойчиви(въглеродни и легирани стомани със съдържание на 3-4%

легиращи елементи. полутопло устойчиви(до 400-5000С) съдържащи 0,6-0,7%C и 4-8% Cr. топлоустойчиви(до 550-6500С), високо легирани стомани съдържащи Cr, W, V,

Mo, Co. Този тип стомани са известни още и под името бързорежещи стомани.Маркирането на въглеродните инструментални стомани (У7) се извършва като

първата буква “У” - означава въглеродна инструментална стомана, а цифрата означава процентното съдържание на въглерод в десети от процента.

Бързорежещи стомани се означават с буквата “Р” а следващата цифра означава процентното съдържание на главния легиращ елемент. Средното съдържание на хром в тези стомани е 4% и за това не се указва в означението на стоманата.

1.Стомани за режещи инструменти. Този вид стомани след закаляване и ниско температурно отвръщане притежават висока твърдост HRC62 - 68, висока износоустойчивост, достатъчна якост и висока топлоустойчивост.

Стомани, препоръчителни за режещи инструменти.Тип на инструмента Препоръчителна стомана1.Стругарски ножове

1.1Фасонни Р18, Р12Ф31.2Дълбачни, стъргателни, отрезни Р6М5, Р9

2.Свредла2.1За обработка на материали с НВ260-280 Р6М5

2.2За материали с висока твърдост Р12Ф32.3За трудно обработваеми сплави Р6М5К5

3.Фрези3.1Червячни, резбови Р6М5, Р9, Р18

3.21Червячни, резбови за рязане с висока скорост Р6М5К53.31Червячни, резбови. За трудно обработваеми сплави Р6М5Ф3, Р9М4К8

4.Шевери Р6М5, Р125.Метчици

5.1Машинни Р6М5, Р12, Р185.2Ръчни У11А, У12А, 11ХФ6.Плашки Р6М5, Р12, Р9, ХВСГ, Р6М5Ф3, Р9М4К87.Зенкери Р6М5, Р8М3, Р6М5Ф3, Р9М4К8

8.Пили Р6М5, Р12, 9ХФ, У10А, У8ГА

2.Стомани за измерителни инструменти(калибри, шаблони и др.), трябва да притежават висока твърдост, износоустойчивост, запазване на размерите независимо от температурните условия, отлична обработваемост чрез шлифоване. Обикновено се използват високо въглеродни стомани12Х1, 15Х с твърдост HRC63-64. Всички инструменти се подлагат на закаляване при 850-8700С.

8

3.Стомани за штампи за студено щамповане. Работят при променливи натоварвания и високи температури в процеса на щамповане и най-честите дефекти са вследствие на крехко разрушение, изменение на формата, за сметка на смачкване и други деформации. Най-често използваните стомани са високо хромови Х12Ф12, Х12М, Х6ВФ. Твърдостта на този вид стомани е HRC60-63.

4.Стомани за штампи за горещо щамповане. Работят при променливи натоварвания и високи температури в процеса на щамповане и най-честите дефекти са вследствие на крехко разрушение, изменение на формата, за сметка на смачкване и други деформации, появата на пукнатини и др. Трябва да притежават и добра прокаляемост. Най-често използваните стомани са 5ХНМ, 5ХГМ, 4Х3ВМФ, 4Х5МФ1С. Стоманите от този тип за повишаване на износоустойчивостта се подлагат на азотиране и бориране.

5.Твърди сплави.Изработени по метода на праховата металургия и състоящи се от карбиди на трудно топими метали като: WC, TiC, TaC. Срещат се в три основни групи:

волфрамови - ВК4, ВК6, ВК8, ВК10. титановолфрамови - Т30К4, Т15К6, Т5К10, Т5К12. титанотанталоволфрамови - ТТ7К12, ТТ8К6, ТТ10К8-Б, ТТ20К9.

Означения: волфрамови -ВК, 7-количество на кобалта титановолфрамови - Т, 30 - количество на карбида на титана, 4 - количество на

кобалта. титанотанталоволфрамови - ТТ, 7 - количество на карбида на титана и тантала,

12 - количество на кобалта.ВК6-М - М(сплавта е изработена от дребен прах).ВК6-В - В(сплавта изработена от едри карбиди на волфрам).Твърдостта на тези сплави е НRB80-90.Освен изброените по-горе твърди сплави се използват и такива който на

съдържат дефицитния волфрам и са известни под името без волфрамови твърди сплави ТН-20(TiC+ Ni+ Mo), ТНТ16(Ti +Ni + Mo). За обработката на закалени стомани с HRC>55 се използват режещи инструменти с пластини от синтетични поли кристали на основата на боров нитрид(композитни материали). Към тази група се отнася композит 01(елбор - Р), композит 02(белбор), композит 10(хексанит - Р). Боровия никтрид притежава висока топлоустойчивост и износоустойчивост и позволява да се обработват закалени стомани чрез стружкоотделяне със скорост на рязане 150м/мин.

СТОМАНИ И СПЛАВИ С ОСОБЕНИ ФИЗИЧЕСКИ СВОЙСТВАТова са стомани и сплави към които, се изискват фиксирани физически свойства независимо от условията на работа. Това са обикновено стомани и сплави с “прецизен” химически състав и технология на производство

1.Магнитни стомани и сплави. Различават се три основни групи: магнитно-твърди, магнитно-меки, пара магнитни

Магнитно-твърди стомани и сплави. Използват се за изработка на постоянни магнити. Структурата им е не равновесна, обикновено мартензит с висока плътност на дефектите в структурата. За постоянни магнити се използват високо въглеродни стомани с 1%С, легирани с хром 3% (ЕХ3), или едновременно легирани с хром и кобалт (ЕХ5К5, ЕХ9К15М2). В промишлеността най-широко приложение за постоянни магнити са намерили сплавите “алнико” но изработката е само чрез леене. Високите магнитни свойства се получават чрез нагряване до 1250-12800С и по-следващо

9

охлаждане(закаляване) с определена(критическа скорост), и нормализация при 580-6000С. Използват се за изработка на малогабаритни магнитопроводи.

Магнитно-меки стомани и сплави. За изработвани на крупни по размери магнитопроводи, ротори, полюси на електрически машини и апарати. Основното изискване към тези стомани е висока магнитна проницаемост, която се постига чрез чист от примеси метал и хомогенна структура. В качеството на магнитно-меки стомани и сплави се използват ниско въглеродни желязо-силициеви сплави(0,05-0,005%С, 0,8-4,8%Si). Този тип стомани и сплави се изработва във вид на рулони, листове или рязана лента. Листовата електротехническа стомана се подлага на обезвъглеродяване. Дебелината на материала от който се изработват ламели е 0,1-0,35мм.

Пара магнитни материали. Използват се в електротехниката и приборостроенето. Обикновено това са аустенитни стомани 17Х18Н9, 12Х18Н10Т и др. За повишаване на износоустойчивостта се използват азотируеми стомани 40Г14Н9Ф2 и др.

2.Стомани и сплави с високо електрическо съпротивление за нагревателни елементи. За тази цел се използват хром алуминиеви ниско въглеродни стомани феритен клас Х13Ю4(фехрал) 0Х23Ю5(хромел) притежаващи висока топлоустойчивост и окалиноустойчивост. Максималната температура при която могат да работят е до 12000С. Другата група материали са твърди разтвори на основата на никел Х20Н80(ни хром). Използват се за производството на нагреватели, резистори, терморезистори и тензодатчици.

АЛУМИНИЙ И СПЛАВИ НА АЛУМИНИЕВА ОСНОВА.Алуминия е сребристо-бял метал с температура на топене 6000С. Притежава

много ниска плътност и висока електрическа проводимост. В зависимост от чистотата си различаваме особено чист А999(99,999%Al), високо чист А995(99,995%Al), А99(99,99%Al), А97(99,97%Al), А95(99,95%Al) и технически чист А85, А8, А7, А6, А5 (99,0%Al). Техническият алуминий се изработва във вид на листове, профили, пръти, проводник и други полу-фабрикати. Най-използуваните в транспортното машиностроене са деформируемите алуминиеви сплави(дуралуминий), които е изработен във формата на листове и за защита от корозия е “плакиран”(покрит с тънък слой от висококачествен алуминий).Другата група са алуминиевите сплави за леене. Това са сплави за фасонно леене притежаващи висока тънколивкост, малка склонност за образуване на горещи пукнатини, пористост с добри механични свойства и корозионна устойчивост. Най-използуваните са АЛ4, АЛ5, АЛ3, АЛ7, АЛ9, АЛ19, АЛ2, АЛ27 и др.

МЕД И МЕДНИ СПЛАВИ.Метал с червен цвят, а при лом -розов. Температура на топене 10830С. Произвежда се във вид на прътове, листове, проводник с различно сечение. Лошо се заварява, но добре се поддава на запояване.различаваме две основни групи медни сплави: Л - месинг(мед+цинк) и Бр - бронз(сплав на мед с други елементи в които може да има и цинк).

механически свойства и предназначение на месинга.Месинг НВ Предназначение

10

ДеформируемиЛАЖ60-1-1 тръби, пръти

ЛЖМц59-1-1 тръби, пръти,проводникЛС59-1 тръби, пръти,проводник

Препоръчителни за леенеЛЦ40С 70(80) арматури, втулки, сепаратори,

ЛЦ40Мц3Ж 90(100) сложни по конфигурация детайли, гребни винтове, лопатки

ЛЦ30А3 80(90) корозионно- устойчиви детайлиМеханични свойства на оловен бронз

Бронз ПредназначениеБрС30(НВ24,5) антифрикционни детайли

Механични свойства на калаен бронзБронз Предназначение

ДеформируемиБрОФ6,5-0,4 антифрикционни детайли

БрОЦС4-4-2,5 плоски и кръгли пружиниБрОЦ4-3 антифрикционни детайли, плоски и кръгли пружини

Бронз за леенеБрО3Ц12С5 арматура за общо предназначениеБрО5ЦНС5 антифрикционни материали и лагериБрО4Ц4С17 антифрикционни материали и лагери, втулки

АНТИФРИКЦИОННИ(ЛАГЕРНИ) СПЛАВИ НА ОЛОВНА, КАЛАЕНА, ЦИНКОВА И АЛУМИНИЕВА ОСНОВА.

Използват се за заливане на плъзгащи лагери. Трябва да притежават достатъчна твърдост но не такава, че да повреждат валовете с които работят, пластични, да задържат смазочния слой, нисък коефициент на триене, не висока температура на разплавяне, добра топлопроводност и корозионна устойчивост. За обезпечаване на тези свойства, структурата трябва да бъде хетерогенна, състояща се от мека и пластична основа и включени твърди частици. Най-широко приложение намират сплавите на основата на оловна и калциева основа(бабити)

Видове бабити и предназначение.Сплав Предназначение

Б88 тежконатоварени машини, парни турбини, турбокомпресори, лагериБ83 тежконатоварени машини, парни турбини, турбокомпресори, лагериБН машини със средно натоварванеБ16 автомобилни и локомотивни двигателиБС6 автомобилни и локомотивни двигатели

БК(калциев бабит) НВ20-30 във вагоностроенето, тънкостенни лагери в автомобилостроенето щамповани от биметална лента. На стоманена или бронзова основа.

Цинкови и алуминиеви антифрикционни материали.Сплав Предназначение

Цинкови антифрикционни материалиЦАМ10-5 за моно метални плъзгащи лагери с работна температура до 1000С,

над тази температура се разплавят.Лагерите се щамповатЦАМ9,5-1,5 за моно метални плъзгащи лагери с работна температура до 1000С,

над тази температура се разплавят.Лагерите се щамповатАлуминиеви антифрикционни

материалиАО3-1 за моно метални лагери и втулки с дебелина над10ммАО9-2 за моно метални лагери и втулки с дебелина над10ммАН2,5 за плъзгащи лагери изработени от биметална лента и чрез леене

11

АММгК-1 за плъзгащи лагери с повишена износоустойчивост и нисък коефициент на триене

АО20-1 за плъзгащи лагери изработени от биметална лента и чрез леене

НЕМЕТАЛНИ МАТЕРИАЛИ.Към тази група се отнасят полимерните материали(органични и неорганични). Свойствата им като:достатъчна якост, еластичност, малка плътност, химическа устойчивост, диелектрически свойства ги правят често незаменими. По състав всички полимери се разделят на:

органични(смоли и каучук).елементоорганични(съдържат в състава си неорганични атоми на Si, Ti, Al

съчетани с органични радикали) тези радикали придават якост и еластичност.неорганични(силикатно стъкло, керамика, слюда, азбест).Най-известните неметални материали са:термопластични пластмаси - притежават ограничена работна температура до

6000С.(полиетилен, полипропилен, полистирол, фторопласт-4, фторопласт-3, поливинилхлорид полиуретан).

Материал Плътност, кг/м3 Работна температурамин. мах.

ПолиетиленПЭВД 913-925 105-108 -40-70ПЭНД 945-952 120-125 -70 и надолу

Полипропилен 900 150 -15Полистирол 1050-1080 90 -20

Фторопласт-4 1900-2200 250 -269Фторопласт-3 2090-2160 125 -169

Поливинилхлорид 1400 65-80 -10-40Полиамиди 1100-1140 60-110 -20-60

ГумиГуми с общо предназначение Предназначение

Натурален каучук НК - притежава висока еластичност, висока електоизалационност

Синтетичен каучук - бутадиенов(дивинилен)

СКБ - добри изолационни качества

Синтетичен каучук - изопренов СКИ(СКИ-3, СКИ-3П) за електроизолацияГуми със специално предназначение

Масло- бензиноустойчивиНаирит висока изолационност, виброустойчивост, устойчив на

топлинно стареенеПолисулфиден каучук (тиокол) устоичив на масло, бензин, дизелово гориво, слънчева

светлинаАкрилатен каучук (БАК-12, БАКХ -7, ЭАХ) за високоякостни гуми, висока температуроустойчивост

и устойчивост на сяраТоплоустойчиви

Синтетичен каучук топлоустойчив СКТ - висока топлоустойчивост, водоустойчивост, устойчивост на масло и гориво

Студоустойчив СКС-110, СКД, НК, СКБ, СКС-30, СКН за работа при ниски температури при запазване на механичните и

структурни характеристикиСветлоозоноустойчиви за работа в агресивни среди

ИзносоустойчивиПолиуретанов каучук СКУ-7, СКУ-8, СКУ-ПФ, СКУ-ПФЛ, за автомобилни

гуми, ленти за конвейериЕлектропроводяща гума за екраниране на кабели,

12

Гума устойчива на хидравлични течности за уплътняване на подвижни и неподвижни съединения от хидросистеми, маншети, лабиринтни уплътнения

ЛепилаТип Топлоустойчивост,0С Водоустойчивост Температура на

залепване 0СФенолформалдехидено 60-100 Добра 20, 50-60

Фенолкучуково 200-300 Отлична 165-205Епоксидно 60-350 Задоволителна 20, 80-120

Полиуретаново 60-100 Отлична 18-25, 105Полиамидно 300-375 Отлична 180-260

ХерметициТип херметик Работна температура Работна среда

Тиоколов -42 до 130 гориво, маслоСилициево органически -60 до 300 при различни климатични условия

Фторкаучуков -20 до 250 гориво, масло, силно агресивни средиЕпоксиден 60 до 75(140) за тропическа среда , силно агресивна

Стомани за еластични елементи от машините(типови детайли)Детайли Препоръчителна стомана Изисквана твърдост

- HRCпружинни шайби, скоби, тарелчати пружини 50, 55, 65, 65Г, 50С2 40-50пружини за тегличи, помпи за карбуратори,

клапани60, 65Г, 70Г, 55С2 38-48

отговорни пружини за транспортни средства, навивани на студено

60С2ВА, 50ГФА 42-48

ресорни листове за леки автомобили, реактивни щанги

50ХГФА(при дебелина на лостовете до 9мм.)

40-46 (388-444НВ)

ресорни листове за леки автомобили, реактивни щанги

50С2, 60С2, 60ХГС(при дебелина на лостовете от 6 до 18мм.)

38-46 (363 -444НВ)

плоски и кръгли пружини за металорежещи машини

60Г, 60С2, 60С2А 44-48

отговорни пружини (цилиндрични, конусни) за ковашко-пресови машини и локомотиви и

вагони

60С2ХФА, 60С2ВА, 60С2 42-49

торсионни валове, дискове за съединители, клапанни пружини за компресори и демпфери

60С2, 60С2ВА, 45ХН2МФА 42-49

пружини работещи в корозионна и силно агресивна среда

30Х13, 40Х13, 12Х17Н2 40-50

Обща технология на ремонта.Видове износвания - класификация.

13

Методи и средства за определяне големината на износване.Дефектоскопия на основните възли и агрегати при ремонта

Износване на детайлите.Основни понятия (триеща двойка, триещ възел, износване, интензивност

на износване, скорост на износване, износоустойчивост, пределно износване).Износване - процес на разрушаване и отделяне на материал от повърхностния

слой или натрупването му върху повърхностите които контактуват, водещ до изменение на геометричната форма или размери на детайла.

Износоустойчивост - свойството на материала да оказва съпротива на процеса износване при определени условия на триене, оценявано с величина обратна на скоростта на износване или интензивността на износване.

Смазочен материал - материал въвеждан в зоната на контакт между триещите се елементи с цел намаляване на силата на триене и интензивността на износване.

Триене при покой - триене между две тела при микро преместване до преминаване на процеса към относително движение.

Триене без смазване (сухо триене) - триене на две тела при отсъствие на повърхността на триене на смазочен материал.

Триене с мазане - триене на две тела при наличие на смазочен материал в зоната на контакт.

Триене при плъзгане - триене при движещи се две твърди тела при които скоростите на телата в зоната на контакт са различни по големина и направление.

Триене при търкаляне - Триене при две движещи се твърди тела при които скоростите в зоните на контакт са еднакви по големина и посока.

Сила на триене - съпротивителната сила появяваща се при относителното преместване на едното спрямо другото триещо се тяло на повърхността на триене под въздействието на външни сили с посока по допирателната в общата точка на контакта.

Най-голяма сила на триене при покой - силата на триене при покой като всяко превишаване на допустимата и максимална стойност води до възникване на движение.

Предварително преместване - относителното микро преместване на две твърди тела при триене в зоната на прехода от състояние на покой към относително движение.

Скорост на плъзгане - разликата в скоростите на двете тела в зоната на контакт при плъзгане.

Триеща повърхност - повърхностите от телата участващи в процеса триене.Коефицент на триене - отношението на силите на триене на две тела към

нормалната сила, притискаща тези тела едно към друго.Коефицент на сцепление - отношението на най-големите сили на триене при

покой на две тела към селата притискаща тези тела.Механизъм на износване

(взаимодействие на повърхностния слой, изменения настъпващи в повърхностния слой, разрушаване на повърхността).

Триеща двойка - съвкупността от две подвижни контактуващи повърхности в реални условия на експлоатация.

Интензивност на износване - отношението на големината на износване към пътя на триене или големината на обема извършена работа.

Скорост на износване - отношението на износването на детайлите към времето в течение на което е протичало износването.

Пределно износване - износване при което по-нататъшната експлоатация на триещите се детайли е нежелателна поради опасност от разрушаването им.

14

Механизъм на износване на метални повърхностиПроцеса може да бъде разделен на три етапа, като не трябва да се смята, че те

протичат с последователността по която ще бъдат разгледани. Те са взаимно свързани и оказват влияние един на друг.

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ НА ТРЕЩИТЕ СЕ ПОВЪРХНОСТИ+

ИЗМЕНЕНИЯ НАСТЪПВАЩИ В ПОВЪРХНОСТНИЯ СЛОЙ НА МЕТАЛА+

РАЗРУШАВАНЕ НА ПОВЪРХНОСТТАВзаимодействието на триещите се повърхности може да бъде механическо и молекулярно.

Механическото взаимодействие представлява взаимното проникване на микро неравностите от триещите се повърхности, зацепване на повърхността и приплъзване на повърхностите.

Молекулярното взаимодействие се изразява във вид на атхезия и схващане. Молекулярното взаимодейтвие е възможно и на участъци със взаивмо внедряване, но обезателно при разрушен метален клин. Схващането е свойство само на металните повърхности и се различава от атхезията по по-силните връзки.

Измененията настъпващи в повърхностния слой са свързани с настъпването на деформации, повишаване на температурата и химическо въздействие на околната среда.

Разрушаването на повърхността е свързано с микрорязане, разслояване, откъртване, дълбочинно откъртване.

ПРОЦЕСИ ПРОТИЧАЩИ ПРИ ИЗНОСВАНЕТО.Изменения предизвикващи деформации. Пластичното деформиране

предизвиква изменения в структурата на материала в повърхностния слой. То протича в следната последователност - приплъзвана на отделните зърна в поликристалната решетка по няколко плоскости, раздвояване на кристалите(двоиникуване), отклонение на атомите от правилното разположение в кристалната решетка, топлинно натоварване, разрушаване на структурата.

Повишаване на температурата в зоната на контакта. При температури по-високи от температурата на рекристализация не настъпва наклепване а се получава повишаване на пластичността и по-следващо изглаждане на повърхността за сметка на изтичане на метал или на една от неговите компоненти.

Увеличаването на температурата и пластичната деформация помагат на интензифицирането на дифузионните процеси, насищането на повърхността, коагулация на отделните структурни съставящи, взаимно дифузионно разтваряне на материала от триещите се двойки. При интензивно локално прегряване и следващо охлаждане се получава повърхностна закалка и закалъчни пукнатини с образуването на високи вътрешни напрежения.

ПОКАЗАТЕЛИ ЗА СТЕПЕНТА НА ПОВРЕДИТЕ ПО МАТЕРИАЛА НА ИЗДЕЛИЯТА

Вид на повредите

Методи за оценка на степента на повредите

Интегрален Диференциален По изходни 15

параметри на изделието

Дълбочинни Отслабване насечението от

пукнатини(фактическа площ на

сечението).Сумарна деформация на

детайлите.Брой на дислокациите в

опасното сечение

Размер на пукнатините и разпределението им.

Разпределиние на дислокациите по

сечението

Загуба на носеща

способност на детаила.

Повърхностни- Пълни Тегловен износ.

Средно износване. Обемен показател на

износването

Линейно износване. Дълбочина на

корозионните разрушения. Изменение на твърдостта

по повърхността.

Изменение на температурата, коефицента на

триене,плътност, налягане, вибрации.

- Локални Сумарна площ на повредите. Брой на

дефектите на единица площ. Размери на

най-големите повреди.

Зони но разпределение на параметрите,

характеризиращи отделните повреди.

Плътност на повредите на отделни участъци от

повърхността.

Изменение на температурата, коефицента на

триене,плътност, налягане, вибрации.

Механизъм на износване на полимери и гума.Взаимодействието на полимерите и гумата с металните повърхности може да

бъде или механическо или молекулярно. Молекулярното взаимодействие се проявява във вид на атхезия. Износоустойчивостта и коефицента на триене на полимери при работа с метални повърхност зависят от материала на прес-формата в която са изработени, температурата в зоната на контакт.

Механизъма на износване протича в следната последователност: Пластично деформиране на повърхността на полимера или гумата. Увеличаване на контактното петно. Увеличаване на зоната на зацепване. Вторично развитие на пластичната деформация в активните слоеве. Поява на атхезионни сили и пренасяне на материал върху металната основа.

Може да се получи и пренасяне на метал върху полимера, като това зависи от пълнителите и обработката му.

Температурата влияе съществено на процеса като с увеличаването на температурата настъпва влошаване на триенето и по-следващо разпадане на материала.

Влияние на реверсивното триене на износването.Резултатите от проведени изследвания върху влиянието на реверсивното триене

върху процеса на износване говорят, че промяната на посоката на движение на триещите се двойки води до намаляване на износоустойчивостта както при триене при търкаляне така също и при триене при плъзгане. Този процес е валиден както за метали

16

така и за гуми и полимери. Появява се ефекта на Рибиндер - настъпва процес на наклепване на повърхностния слой в първоначалния стадий, уякчаване на метала в микрообеми и интензификация на процесите свързани с умората на материала. Хипотези за разпределение на износването.

Първа хипотеза - променливия знак на напреженията в зоната на контакта води до по-високо износване на ролката.

Втора хипотеза - износването на ролката е по-голямо вследствие на микрорязане и контактна заварка.

Трета хипотеза - износването се извършва в “слаби петна”, т.е. в местата с по-ниска твърдост, които при ролката са повече.

Хипотезите са развити при модел на триене състоящ се от ролка и триеща повърхност.

ВИДОВЕ ИЗНОСВАНЕ;МЕХАНИЧНО ИЗНОСВАНЕ - механично взаимодействие с изменение

на формата и обема на триещите се части без съществени физически и химически изменения.

ВОДОРОДНО ИЗНОСВАНЕ - зависещо от концентрацията на водород в повърхностния слой на детайлите.Процеси протичащи при водородното износване.

1.Интензивно отделяне на водород при триене в резултат на трибодеструкция на водородосъдържащи материали.

2.Адсорбция на водорода на повърхността на триене.3.Дифузия на водорода в повърхностния слой, зависеща от гредиента на

температурата и напреженията.4.Особен вид разрушение, свързано с едновременното развитие на множество

зародиши на микро-пукнатини във всички зони.АБРАЗИВНО ИЗНОСВАНЕ - разрешаване на повърхностния слой

вследствие взаимодействието му с твърди частици при наличие на относително преместване. Върху абразивното износване влияние оказва - характера на частиците, агресивността на средата, свойствата на повърхностите, ударното взаимодействие, нагряването и др. АБРАЗИВНОТО ИЗНОСВАНЕ има чисто механичен характер на разрушаване на работните повърхности.

ОКИСЛИТЕЛНО ИЗНОСВАНЕ - протича само при случаите когато на повърхността на контактуващите повърхности се образува окисна ципа, която в процеса на триене се отделя периодично и отново се образува. Продукта на износването са окиси. Износването протича при ниски и високи температури както и при наличието или не-достатъчно количество смазваща течност. Пластическата деформация на повърхността интензифицира окислителното износване. Същото влияние оказва и повишението та температурите.

КОРОЗИЯ - разрушаване на повърхността на металите вследствие на химическото и електрохимическото въздействие на околната среда. Върху интензивността на процеса оказва влияние - температурата, качеството на повърхността на детайла, температурни влияния и др. Химична и електрохимична корозия.

КАВИТАЦИОННО ИЗНОСВАНЕ - процес на образуване в движеща се над повърхността течност на паро-газови мехурчета при контактуването на които с тази повърхност се получава хидравличен удар. Различават се два вида кавитационно износване - хидродинамична кавитация и вибрационна кавитация.

17

КОЗИОННО ИЗНОСВАНЕ - процес на повърхностно разрушаване на детайлите под въздействие на външната среда или разрушение на повърхността на материалите под механичното въздействие на високоскоростен поток от течност, газ или пара. Разрушението на метала под въздействието на електрически ток също се отнася към този процес (електроерозия).

КОРОЗИОННО-МЕХАНИЧНО ИЗНОСВАНЕ - представлява механично износване плюс съществени химически изменения в повърхностите на триене. Корозията на металите протича независимо от това дали има триене или няма. Съвместното действие на корозията, натоварването, механичното износване интензифицира разрушението на повърхността на детайлите. Има случай когато корозията се активизира само при наличие на триене в неподвижни съединения (фретигкорозия) . Този вид износване е най-често срещан в ЦБГ, Лагерите, Центробежни помпи. Фактори които оказват влияние на фретингкорозията (химическа активност на газовата среда, природа на контактуващите материали, свойства на продуктите на износване, електрически контактни явления).

ХИДРО И ГАЗОАБРАЗИВНО ИЗНОСВАНЕ - разрушаване на повърхностния слой на детайлите под въздействието на твърди тела и частици увлечени от поток на течност или газ. Върху интензивността на износването зависи от скоростта с която частиците се удрят в атакуваната повърхност.

ЕЛЕКТРОХИМИЧНО ИЗНОСВАНЕ - разрушаване на повърхността на триене в следствие на загуба на атомни частици от повърхността под въздействието на електрически ток. Този вид износване е характерен за детайли изпълняващи ролята на катод в галванотехниката.

ИЗНОСВАНЕ ВСЛЕДСТВИЕ УМОРА НА МАТЕРИАЛА - представлява появата на пукнатини и по-следващо отчупване на метал вследствие значителни вътрешни напрежения предизвикани от деформация на материала в макрообеми и по-следващо настъпване на умора на материала и намаляване на силата на междукристалните връзки. Този вид износване се наблюдава както при триене при плъзгане така и при триене при търкаляне.

СХВАЩАНЕ - моментно неподвижно съединяване на две повърхности под въздействието на процеса триене и при температура в зоната на контакт по-ниска от температурата на рекристализация. В местата на схващане изчезва границата между контактуващите повърхности. Схващането има различен характер започващ от субмикроскопически повреждания постепенно преминаващи в локализирано разрушение на повърхностния слой, констатиран с невъоръжено око, дълбочинно откъртване след което процеса добива лавинообразен характер с непрекъснато увеличаване на интензивността.

За качествена оценка на схващането се използват следните термини:1.Надиране - участъка от повърхността на триене се различава по цвят от

останалите участъци. Той може да бъде:Светъл - вследствие на изглаждане на микронеравностите или образуване на

следи с направление еднакво с посоката на триене.Тъмен - на местно повишаване на температурата и образуване на окисна ципа.

2.Задиряне - образуването на следи констатируеми с невъоръжено око.3.Блокиране - последна най- тежка форма на износване. Дълбоки следи от

задиряне, крупни неравности от разплавен материал може да настъпи и блокиране на елементите от триещата се двойка.

18

КЛАСИФИКАЦИЯ НА ПРОЦЕСИТЕ НА ИЗНОСВАНЕ ПО СКОРОСТТА НА ЕЛЕМЕНТАРНИТЕ АКТОВЕ НА РАЗРУШЕНИЕ

Скорост на процеса на разрушение

Механично износване

Молекулярно-механично износване

Корозионно-механично износване

Видове дефекти

Бързо протичащи процеси

Абразивно Атхезионно износване при схващане

Фретиг корозия(3-ти стадии)

Недопустими

Средна скорост(стадийни процеси)

Износване при крехко разрушаване

Износване при молекуляреп пренос

Окислително износване(3-ти стадии)

С различен характер в зависимост от характера на детаила

Бавни процеси

Износване вследствие на умора

Износване при избирателно износване

Окислително износване(1-ви и 2-ри стадии)

Допустими

КАЧЕСТВА НА РАБОТНИТЕ ПОВЪРХНИНИ(МАКРО-ГЕОМЕТРИЯ, ВЪЛНООБРАЗНОСТ, МИКРО-НЕРАВНОСТИ).

Под работна повърхност се разбира външния слой на детайла, който по строеж, физически свойства и механични качества се различава от основата(вътрешната част на детайла). Под качество на работната повърхност се разбира, комплекса от свойства притежаващи повърхността на детайлите придобити вследствие на тяхната обработка. Качеството на повърхността се определя от геометрията на повърхността като граница на тялото и физико-химичните свойства придобити в процеса на обработка. Качеството на повърхността на детайлите влияе на следните им служебни свойства като: износоустойчивост; корозионна устойчивост; ерозионна устойчивост; умора на материала; товароносимос на пресовите сглобки; геометрична форма.

Качествата на повърхността се определя от геометрията на повърхността като граница на телата и от физико-химичните свойства на повърхностите придобита вследствие обработките на които са подложени.

Макрогеометрични отклонения - отклонения водещи до изменение на формата на детайлите.

Най-често срещаните са: овалност, конусност, бъчвообразност, вълнообразност. Макрогеометричните отклонения се дължат на грешки в

металообработващата машина, грешки в базирането, неправилно избран процес на обработка, силови и температурни деформации в системата заготовка - режещ инструмент - машина, износване на инструмента.

Вълнообразността на повърхностите се получава вследствие неравномерност на подаването, не успоредност на паралелите на обработващата машина, колебания в системата машина-режещ инструмент-обработван детайл и др. Различаваме следните видове вълнообразност: надлъжна(получена в посока успоредна с главното движение на режещия инструмент); напречна(получена в посока перпендикулярна на движението на режещия инструмент).

19

Грапавост на работната повърхност - съвкупност от изпъкналости и падини с относително малки размери образуващи релефа на повърхността се нарича грапавост или микронеравности.

Грапавостта на повърхността в посока на главното движение на рязане се нарича - надлъжна, а в посока на подаването - напречна.

Геометрия на повърхността като функция от процеса на обработка(при обработка чрез струговане, фрезоване, шлайфане).

Грапавостта на обработваните повърхности зависи не само от геометрията на процеса на рязане, но и от пластическата деформация на материала при този процес и от вибрациите на инструмента с който се извършва. При скорост на рязане 1-2 м/мин. Въглеродните конструкционни стомани образуват така наречената елементарна стружка, която се отделя лесно при минимално топлоотделяне в зоната на рязане и минимална пластична деформация. Микронеравностите са минимални и близки по форма на режещия ръб на инструмента. При скорост на рязане 20-30м/мин. Настъпва изменение в характера на стружкоотделянето и грапавостта на работната повърхност нараства. Рязко се увеличава топлоотделянето в зоната на рязане и пластичната деформация също. Рязко се увеличава грапавостта.

При обработка на чугун и други крехки материали, при ниска скорост на рязане рязането е свързано с откъртване на зърна от кристалната решетка, а при високи скорости се извършва рязане на зърната и грапавостта на повърхността намалява. При процеса фрезоване влияние върху грапавостта на работната повърхност оказва - разположението на режещите ръбове на инструмента, различната форма на зъбите на фрезата по радиуса, ексцентричността на оста на фрезата.

При механическата обработка на детайлите в повърхностните им слоеве настъпват изменения в механическите им свойства и структура на повърхностния слой, предизвикани от налягането на режещия инструмент, и от температурата отделяна в процеса.. Освен това, при рязането както и при термическата и термохимическата обработка на детайлите в повърхностния слой се появяват остатъчни напрежения с различна големина и характер.

ОСТАТЪЧНИ НАПРЕЖЕНИЯ, СТРУКТУРНИ И ФАЗОВИ ПРЕВРЪЩАНИЯ.Остатъчни напрежения - напрежения съществуващи в детайлите при

отсъствие на външни силови въздействия върху тях. Съществуването на такива напрежения се предизвиква от разликата в температурата по обема на детайла, предизвикана от нагряването и охлаждането на структурите при образуването им и при по-следващата обработка, така също и от плътността на структурите и съществено се влияе от наличието на включвания. ОСТАТЪЧНИТЕ НАПРЕЖЕНИЯ ОБРАЗУВАТ РАВНОВЕСНА СИСТЕМА. В зависимост от обема, които обхваща тази система, различаваме три вида собствени вътрешни напрежения.

Напрежения от Първи род - уравновесяващи се в крупни обеми, съизмерими с размерите на детайла.

Напрежения от Втори род (микронапрежения) - уравновесяващи се в пределите на едно или няколко кристални зърна.

Напрежения от Трети род (субмикроскопически) - уравновесяващи се кристалната решетка.Напреженията от втори и трети род нямат ориентация относно относителната ос на детайла.

20

СТАРЕЕНЕ НА МАТЕРИАЛА.КЛАСИФИКАЦИЯ НА ПРОЦЕСИТЕ НА СТАРЕЕНЕ(НЕОБРАТИМИ ПРОЦЕСИ).Обект Външно

проявление на процеса(вид на

повредата)

Разновидности на процеса

1.Детайла като цяло(обемни явления)

1.1Разрушение Крехко разрушение1.2Деформация Пластична деформация, разпълзяване на материала,

изкривяване на детайла.1.3Изменение на

свойствата на материала

Изменение на : структурата, механическите свойства(пластичност),химическия състав, магнитните

свойства,газопроницаемост,замърсяване нафлуидите(твърди смазки и

горива)2.Повърхност(повърхн

остни явления)2.1Детайл 2.1.1Разяждане Корозия, ерозия, кавитация, прогаряне, поява на пукнатини.

2.1.2Нарстване Атхезия, кохезия, адсорбция, дифузия, нагар.2.1.3Изменение на

повърхностните свойства

Грапавост, твърдост, отражателна способност, напрегнато състояние

2.2Триеща двойка 2.2.1Износване Износване, умора на повърхностния слой, смачкване, пренос на материал.

2.2.1Изменение на условията на контакт

Площта на контакт, дълбочина на внедряване на микронеравностити.

Качеството на повърхността на детайлите се характеризира с: микро- и макро-геометрията на повърхностния слой, вълнообразността му, структурата, уякчаването и остатъчните напрежения. Дълбочината на повърхностния слой и качеството на повърхността зависи също и от: основния материал (физични, физикохимични и механични свойства), вида на обработка, основните параметри на режещия инструмент, режима на обработка и качеството на смазочно-охлаждащата течност.

Повърхностния слой на един детайл има следния примерен състав:Слой 1 - граничен състоящ се от абсорбиран слой газове, които може да се

отделят чрез нагряване на детайла във вакуум.Слой 2 - деформиран силно раздробен метал с изкривена кристална решетка и

обезвъглероден под въздействието на високите температури. С значителни включвания на окиси, нитриди и микро пукнатини.

Слой 3 - състои се от зърна със силно деформирана форма под въздействието на обработката, със съдържание на структурно свободен цементит образуван вследствие на повишена температура.

Слой 4 - метал с изходна структура.

Дефектоскопия на детайлите;По произход дефектите, получаващи се върху детайлите се разделят

на:1.Производствени, възникващи при отливането и валцоването и други видове

обработки предписъни съгласно технологията на изработка на конкретния детайл.

21

2.Технологични, възникващи при изработването и ремонта на детайлите(в резултат на дзаваряване, наваряване, коване, механична и термична обработка, нанасяне на галванични покрития).

3.Експлоатационни, възникващи вследствие на известен срок на работа, в резултат на настъпила умора на материала, корозия, износване, неправилно техническо обслужване в експлоатация.

Според размерите си дефектите се разделят на :1.Субмикроскопични - с размери под 2 микрона.2.Микродефекти - с размери от 0,2 до 200 микрона.3.Макродефекти - с размери над 200 микрона.Дефектоскопията позволява откриването на макро и микродефекти.

Предимствата на дефектоскопията се състои в това, че позволява - възможност за осъществяване на 100% технически контрол на детайлите, възможност за контрол на качествата, възможност за автоматизиране и механизиране на проверките, висока надеждност.

Освен като метод за контрол на състоянието на детайлите дефектоскопията позволява да се използва и като:

Структороскопия - оценка на хомогенноста на структурата, наличието на зонална и теглова ликвация и фази с различни свойства.

Структурометрия - даваща оценка за количествените съотношения на отделните фази.

Дебелометрия - позволяваща контрол на геометричните размери на изделията.

Най-важните характеристики на техническите възможности на безразрушителните изпитвания(дефектоскопията) са:

1. Чувствителност 2. Разделителна способност. 3. Достоверност на резултатите. 4. Надеждност на техническите средства. 5. Простота на изпитванията.6. Висока производителност.

При избора на метод за дефектоскопия при конкретен случай освен техническите му възможности е необходимо да се отчетат и следните фактори влияещи пряко на качеството на процеса като: вид и характер на предполагаемия дефект, условия на експлоатация на изделието, материал на изделието и характер на повърхността му, форми и размер на изделието, изследвани зони и тяхнат достъпност, условия на изпитване.

1.Контрол на взаимното разположение на работните повърхностите. контрол на не съостността на шийките на валовете. контрол на не перпендикулярността на фланеца към оста на вала. контрол на не съосността на отворите. контрол на не успоредността на отворите спрямо базиращата повърхност. контрол на междуцентровото разстояние и не успоредността на отворите.

Класификация на измерителните средства.Измерителни средства с непосредствено отчитане на измервания детайл.

Към тази група следните групи измерителни инструменти - шублери, микрометри, вътромери, дебеломери, измерителни линии. Точността при тези измерителни средства е регламентирана така както следва( при измерване на дължина до 300мм. - точност

22

0,12мм.; при измерване на дължина до 500мм. - точност 0,12мм.; при измерване на дължина до 1000мм. - точност 0,12мм.; ). При измерване с помоща на микрометри, вътромери, дебеломери снабдени с идикаторен часовник за отчитане точността се движи в границите от 0,01 до 0,002мм.Най-големият недостатък на тази група измерителни инструменти е наличието на субективния фактор(измерителя) и грешките предизвикани от “темперирането” на измерителния инструмент и измервания детайл.

Инструменти за измерване по метода на сравнението(пределни измерителни инструменти). Това са така наречените калибри. Съществуват два вида калибри - калибри за измерване на отвори, калибри за измерване на валове(двустранни и едностранни). Калибъра има проходна и не проходна страна на които има следните задължителни означения - номинален размер с допусковото поле, допустимо отклонение на проходната и не проходна страна, означени(цветово) на проходната(зелено), не проходна(червено) страна.

Измерителни инструменти за определяне на големината на износване чрез снемане на профилограмата(профилографи). Големината на износване представлява сравнение на еталонната профилограма снета преди експлоатацията с по-следващо снетата профилограма на същото място след определен период от време. Приложим само за опитни образци и се ограничава от формата на детайла.

2.Контрол на физико-механичните свойства на материалите. разрушителни изпитвания на металите изпитвания при статично натоварване (опън, огъване, усукване, изпитвания на

чувствителност към концентрация на напрежения, краткотрайни изпитвания при високо температури).

изпитвания при динамично натоварване ( жилаво и крехко разрушаване, ударна жилавост).

изпитвания при променливо натоварване ( умора на материалите). изпитвания при висока температура и постоянно във времето натоварване

(пълзене на материалите, изпитване на релаксация). изпитване на твърдост (статични изпитвания на твърдост, методи за изпитване на

микротвърдост, изпитване на макротвърдост, динамични методи за изпитване на твърдост).

технологични изпитвания (на сгъване, на променливо огъване и усукване до разрушаване, сбиване, изпитване на заварени съединения, изпитване на изтегляемост.

3.Контрол на скрити дефекти. Проба под “налягане”. Цветна дефектоскопия. Луминисцентен метод.

Магнитна дефектоскопия - Основава се на взаимодействието на магнитно поле с феромагнитни материали. Използва се за откриване на дефекти излезли на повърхността и на скрити близко до повърхността дефекти. Използва се за изследване на структурата(наличие и количество на остатъчен аустенит и твърди разтвори.), определяне на някой механични показатели на феромагнитния материал, измерването на дебелината на повърхностния слой.

Съществуват следните основни методи на магнитна дефектоскопия - магнитно-прахов, магнитно-графичен, феросондов, магнитно-съпротивителен(основаващ се на ефекта на Хол за детайли със сложна форма), индукционен метод.

23

Технология на дефектоскопията –1.Подготовка на детайла за намагнитване. 2.Намагнитване. 3.Нанасяне на магнитния прах(магнитна суспензия). 4.Оглед на дефектите.

5 Размагнитизирване.Ултразвукова дефектоскопия - Основава се на способността на

ултразвуковите вълни да се разпространяват, пречупват, разсейват и поглъщат в непрекъсната среда. Това са вълни представляващи високочестотни механични трептения, разпространяващи се в еластични среди. При ултразвуковата дефектоскопия се използват трептения с честоти от ултразвуковия диапазон между 0,2 - 25 мегахерца. Методите за ултразвукови изпитвания се делят на

АКТИВНИ(основаващи се на възбуждане в изследвания обем на вълни с помощта на външен източник и тяхното приемане).

ПАСИВНИ( основаващи се на приемане на възникващия в самия обект вълни)Фактори, определящи ефективността на УД:

Честота и мощност на ултразвуковите вълни. Вид на вълната. Акустичен контакт. Направление на прозвучаване. Настройка на дефектоскопа.

Ренгенографска дефектоскопия.Дефектоскопия с радиоактивни изотопи. - Основава се на взаимодействието на

йонизиращите лъчения с изследвания обект, намаляващо се в намаляване на интензивността на излъчване при преминаване през контролирания детайл. Съществуват три основни метода в зависимост от регистрирането на преминалото през изследвания обект лъчение. Радиография. Радиоскопия. Радиометрия.

Йонизиращите лъчения представляват поток от незаредени частици(фотони) или заредени частици(неутрони), които при взаимодействие с материалната среда образуват положителни или отрицателни йони и свободни електрони, т.е. те предизвикват йонизиращ ефект. За радиационни изпитвания се използват главно фотонни лъчения, които имот вълнов характер и представляват електромагнитни трептения с малка дължина на вълната, разпространяваща се праволинейно.

Източници на йонизиращи лъчения.1.Ренгенови апарати - източници на енергия от 0,5 до 1000 електрон

волта( “електрон волт” извънсистемна единица за измерване на енергията на лъчението). Обикновено енергията се измерва в “джаули”.

2.Ускорители на заредени частици - източници с високо енергетично лъчение с непрекъснат спектър от 1 до 30 мегаелектрон волта. Използват се за проверка на детайли с дебелина от 450 до 700мм.

3.Радиометричен способ за определяне на големината на износването(метод на белязаните атоми).Технологията на дефектоскопия включва следни операции - облъчване с радиоактивни изотопи, монтиране на радиоактивни вложки, нанасяне на радиоактивния изотоп по галваничен път, поставяне на изотопа в процеса на отливане на контролирания детайл. Излъчването на изотопа се контролира с помоща на датчик монтиран на подходящо място или чрез преносима апаратура. По интензивността на излъчването се следи за

24

големината на износването. Съществения недостатък на метода се състои в вредното въздействие на обслужващия персонал.

Спектрален анализ на маслата. Анализ на количеството метали намиращи се в маслото вследствие на процеса на износване. Интегрален метод за определяне големината на износване. За достоверност на информацията трябва да се спазват следните задължителни изисквания: пробата масло да се вземе до 10мин. от спирането на работа на контролирания възел, не се взима проба масло след извършена “доливка”, маслото преди проба задължително се разбърква не по-малко от 10-15 минути, електродите за изпитване се сменят след всяка проба в противен случай се получава системна грешна от 10-15%, преди работа машината задължително трябва да работи не по-малко от 20минути на празен ход за “подгряване”.

Метод за определяне на големината на износване чрез нанасяне на отпечатък или изрязване на кръгов сектор.

Метод за контрол на локални износвания чрез сравняване на площта на отпечатъка в началния момент на експлоатация и след определен период от време.

Метод за определяне големината на износване чрез сравняване на “служебните” свойства на контролирания възел.

Метод базиращ се на контрол на характерен параметър на контролирания детайл(налягане, дебит, шум, вибрации).

Фактори влияещи на точността на измерване. Температура при която се извършва измерването. Големина и форма на измервания детайл. Измерително усилие. Точност и грешка на измерителния инструмент. Място на провеждане на измерването. Брой контролни измервания. Предварително еталониране на измервателния уред. Субективния фактор.

КЛАСИФИКАЦИЯ НА МЕТОДИТЕ ЗА ОПРЕДЕЛЯНЕ НА ГОЛЕМИНАТА НА ИЗНОСВАНЕ НА ТРИЕЩИТИ СЕ ПОВЪРХНОСТИ

Метод на измерване Разновидности на метода1.Интегрален

1.1Оценка на сумарното износване По изменението на масата на образецаПо изменение на обема на образеца

Изменение на хлабината в изделието1.2Оценка на продуктите на износване в маслото Химически анализ

Спектрален анализС помощта на радиоактивни изотопи

2.Диференциален2.1Микрометриране Измерване на размерите

Профилографиране2.2Метод на изкуствените бази Метод на отпечатъка

Метод на изрязване на кръгов сектор2.3Метод на повърхностна активация Активация на участък

Използване на вложки3.Изменение на изходните параметри на сглобката Измерване на:

а)коефицента на триенеб)разхода на масло

в)температурата

25

Методи за възстановяване на детайлите.Възстановяването на детайлите се явява един от основните източници за

повишаване на ефективността на ремонтното производство, чрез намаляване на производството на нови части. Ефективността и качеството на възстановяваните детайли в значителна степен зависи от използваните технологични методи за възстановяване както и от по-следващите технологични операции и тяхното техническо обезпечаване.

Основна задача на предписаните технологии за възстановяване се състои във възстановяване на нарушените технологични сглобки в процеса на експлоатация (възстановяване на геометричните размери), механичните, химични и физикохимични

26

качества на възстановените повърхности, износоустойчивостта и антикорозионната устойчивост.

В зависимост от характера на отстраняваните дефекти, способите за възстановяване се разделят на три основни групи:

1.Възстановяване на детайли с износени повърхности.2.Възстановяване на детайли с механически повреди.3.Възстановяване на антикорозионни покрития.

Методите за възстановяване могат да бъдат разделени в зависимост от използваните технологични способи на следните групи:

1.Шлосеро-механическа обработка.2.Обработка на детайлите под ремонтен размер.3.Възстановяване чрез допълнителен ремонтен детайл.4.Пластическо деформиране.5.Заваряване и наплавяне.6.Възстановяване чрез нанасяне на галванични и химически покрития.7.Възстановяване чрез използване на синтетични материали.8.Електрофизични методи за възстановяване.Необходимото качество на възстановяване зависи от: правилния избор на

технология на възстановяване, правилното протичане на процеса на възстановяване, технологичното оборудване, по-следващата механическа обработка, свойствата на изходния и нанесения материал.

Обработка под ремонтен размер - възстановява геометричната форма, грапавостта и параметрите на износената повърхност. Прилага се при двойки от детайли от които, единия е със сложна форма и той се обработва под ремонтен размер а другия детайл се заменя или възстановява (колянов вал-лагери).

Допълнителен ремонтен детайл (ДРД)- компенсиране на износването на детайлите чрез допълнителен детайл с качества еднакви с възстановявания детайл във вид на втулки, гилзи, шайби, резбови втулки. Фиксирането на допълнителния ремонтен детайл става обикновено чрез пресова сглобка (Ra.=1,25-0,32). След монтирането на ДРД се извършва окончателната обработка.

Възстановяване на детайли чрез пластично деформиране - използва пластическите свойства на възстановявания детайл за компенсиране на износването. Процеса може да се извърши както в студено така и в горещо състояние. При възстановяване чрез нагряване температурата трябва да бъде такава, че да предпазва повърхностите от образуването на окалина или обезвъглеродяване, което води неминуемо до намаляване на износоустойчивостта и механическата якост на детайла. Най-често използваните методи за възстановяване са пресоване, разпъване, изтегляне, накатка, наклепване Ефективността на възстановяването чрез пластично деформиране зависи от: дълбочина на пластичната деформация, твърдост на повърхността, структура и състав на материала, температура при която се извършва пластичното деформиране.

ДРЕБНОСТРУИНА ОБРАБОТКА - увеличава износоустойчивостта на детайли работещи при циклични натоварвания. Процесът се състои в наклепване на повърхността на детайла след механична и термична обработка с чугунени или стоманени дробинки с диаметър от 0,4 до 2мм.

За цветни метали се използват дробинки от алумин. Обработката се извършва с механични или пневматични дробомети. Механичния дробомет е с обороти от 2100 до 3800об/мин. Пневматичните дробомети работят с налягане на транспортиращия газ от

27

0,5 до 0,7МРа. Пневматичните дробомети са за детайли със сложна конфигурация. Разхода на дробинки може да стигне до 150кг/час. Регулирането на количеството дробинки става чрез притваряне или отваряне на изхвърлящите дюзи. С тях се регулира и големината на повърхността която се обработва едновременно. Дребноструйната обработка увеличава износоустойчивостта на детайлите до 50%, а дълговечността нараства 2-ва пъти. Чистотата на повърхността след дребноструйна обработка е в границите от 2ри до 7ми клас. Дълбочината на дребноструината обработка расте с увеличаване на скоростта на изхвърляне, диаметъра на дробинките и ъгъла на атака.

Степента на насищане на повърхността и равномерността на обработка съществено зависи от времето на обработка и разхода на дробинки. След дребноструйна обработка е желателно като финишна обработка да се използва хидрополиране.

УЯКЧАВАНЕ ЧРЕЗ ЦЕНТРОБЕЖНО-ДРОБИНКОВО НАКЛЕПВАНЕ - използва се действието на центробежната сила на стоманени дробинки с диаметър от 7 до 12мм., свободно преместващи се в гнезда, въртящи се със скорост 8-40м/секунда над обработваната повърхност. Качеството на уякчаване зависи от: скорост на въртене на вала държащ дробинките, диаметър на дробинките и брои на същите в един носач, скорост на въртене на обработвания детайл, напречно подаване на инструмента, брой на подавания(проходи) върху обработваната повърхност. След центробежно дробинково наклепване твърдостта на обработваната повърхност нараства от 17 до 60%, в зависимост от физико-химичните свойства на материала.

НАКАТКА - осъществява се от една или няколко твърдосплавни или закалени ролки притискани към обработваната повърхност със строго фиксирано натоварване. След тази обработка обикновено се получава неколкократно увеличаване на повърхностната твърдост.Ролките са изработени от стомани Х12, Х12М, ХВГ, 5ХНМ. Важно влияние върху качеството на обработка оказва формата на ролката. При накатката най-ефикасни първите два прохода, като останалите не оказват съществено влияние върху изменението на качеството на обработваната повърхност, съществено влияние оказва и качеството на използваната консистентна смазка при процеса. Обикновено за тази цел се използват масла с много висок вискозитет. Съществуват няколко разновидности на накатката:

обкатка с дробинка( за целта се използва дробинка с диаметър 10мм като твърдостта се увеличава от 30 до 60%),

вибронакатка (обработка на повърхността с дробинка с диаметър 10мм, амплитуда на трептене 2мм, и 2600двойни хода в минута) вибрираща по повърхността на обработвания детаил.,

ултразвукова вибронакатка - термопластична деформация на повърхността на детайла с честота на пулсация от 18 до 25кНz. Обработката се извършва с магнитно-фрикционен вибратор. Метода е ефикасен за закалени стомани.

РЕЛЕФНО ЩАМПОВАНЕ - повърхностно уякчаване с дробинка. За целта се използва пневматичен пистолет, като дробинката е изработена от стомана ШХ15 и повърхностна обработка и по-следващо полиране. Най-ефикасен е метода за обработка на зъбни колела при което твърдостта се увеличава до 45%, а износоустойчивостта до 50%.

ЕЛМАЗНО ИЗГЛАЖДАНЕ - процес на повърхностно уякчаване с елмазни елементи от синтетичен елмаз(непрозрачни поликристали с размери до 5мм). По време на операцията при обработка на стоманени детайли инструмента се охлажда с

28

масло, а при обработка на цветни метали с газ. Силата с която инструмента се притиска към детайла е в границите от 100 до 200kN.

ХИДРОСТРУЙНА И ГАЗОАБРАЗИВНА ОБРАБОТКА - за детайли с предварителна обработка шлайфане или полиране. Процес на уякчаване чрез подаване на струя вода с налягане 400 до 600МРа. За детайли със сложна конфигурация. Разновидност на тези два метода е хидроабразивната обработка.

УЯКЧАВАНЕ ЧРЕЗ ПОЛИМОРФНА ТРАНСФОРМАЦИЯ НА БИСМУТ - процес на обемно уякчаване на детайли под въздействието на високо налягане. Детайла който ще обработваме се намазва с леснотопима бисмутова сплав, монтира се във вакум камера на хидрокомпресор с налягане от порядъка на 2,5гига раскала, при което бисмута претърпява полиморфна трансформация съпътствана с мигновенно намаляване на обема му и хидравличен удар с повишаване на налягането до 12,5 гига раскала. При това детайла се уякчава обемно без изменение на линейните му размери . Операцията е приложима за отговорни детайли изработени от висококачествени легирани стомани или бронз.

Видове и причини за разрушаване на стоманени детайли в процеса на експлоатация.Видове

разрушенияДетайли подлежащи на

разрушениПричини за разрушаване Методи за предпазване от

появата на този тип разрушение

1.Деформация

болтове, тяги, щтанги, плъзгащи лагери, релси,

бандажни гривни

продължително действие на променливи контактни,

опънови и натискови сили, повишени температури

използване на материали с висока твърдост

2.Разрушения2.1Пластичн

овалове, мотовилки, анкерни

болтовезначителни претоварвания спазване на правилата на

експлоатация и използване на материали с по-голяма

товароносимост2.2Крехко детайли от строителни и

носещи конструкции, заварени конструкции

експлоатация при ниски температури, наличие на

дефекти в изходната структура, концентратори на

напрежение, статическо и динамично претоварване

спазване та технологията на производство,термообработкат

а и оптимизация на конструкцията,

100%дефектоскопия

2.3Вслдствие на умора на материала

валове, колянови валове, листови ресори и пружини, зъбни колела и мотовилки

циклични натоварвания, концентратори на

напрежения, лоша обработка на повърхността,

химикотермична обработка,закаляване,

повърхностно уякчаване

3.Износване3.1Абразивн

оработни органи на трактори,

локомотиви, вагони, транспортни средства, зъбни

предавки

взаимодействие на триещи се повърхности в абразивна

среда

наплавяне износоустойчиви материали

3.2Ерозионно

детайли от хидропомпи, тръбопроводи, прецизни

двойки от ГНП, лопатки на турбокомпресори

въздействие на поток от газове, течности смесени с

твърди частици

замяна на материала

3.3При схващане от

І-ви род

плъзгащи лагери, зъбни колела и др. детайли

интензивна деформация, разрушаване на защитните

покрития, отсъствие на смазка

повишаване на твърдостта, създаване на изкуствена грапавост, използване на

смазки с противозадиращи присадки

4.Износване4.1При

схващане от детайли от цилиндрово-буталната група, втулки,

недопустимо повишаване на температурата в зоната на

използване на топлоустойчиви материали, прибавки,

29

ІІ-ри род направляващи контакта, разпълзяване, деформация на

повърхностния слой

подобряване на охлаждането

4.2Окислително

плъзгащи лагери, помпени елементи, варове, пръстени,

втулки,

продължително триене уякчаване повърхностите, смазочен материал с присадки, оптимизация на приработката, защита от попадане на абразив, оптимизация на температурния

режим4.3Фретинг-

корозияпресови сглобки, плъзгащи

лагери, листови ресори, зъбни колела

непрекъснато разрушаване в точките на контакт

използване на материали с висока атхезионна способност,

уякчаване, циментация, азотиране

4.4 Умора на материала

зъбни предавки, търкалящи лагери, релси, бандажи

понижена контактна якост, високи контактни

напрежения

уякчаване на повърхностите, закаляване

Термична обработка на металите. Видове термична обработка. - представлява процес на изменение на физико-механичните характеристики на детайлите след обработка чрез нагряване и по-следващо охлаждане. Желаните характеристики на обработвания детайл подложен на термична обработка могат да се получат чрез правилно подбрани параметри като: време на нагряване на детайла, максимална температура на нагряване, време на задържане при тази температура, време за охлаждане на детайла , начин на охлаждане. На тази основа се определят и основните параметри на процеса на термообработка като: скорост на нагряване, температура на нагряване, време на задържане, скорост на охлаждане. В зависимост от обхвата и характера на измененията в структурата и свойствата на обработваните детайли термичната обработка се систематизира в четири групи:

30

Първа група - методи чрез които се подобряват якостните свойства на целия обем(обемно закаляване със следващо стареене, закаляване с отвръщане).

Втора група - методи чрез който се подобряват свойствата на повърхностните слоеве на детайлите като:якост на опън и натиск, твърдост, износоустойчивост(повърхностно закаляване, химико-термична обработка).

Трета група - методи чрез които се отстраняват вътрешни напрежения, намаляване на твърдостта, увеличаване на пластичността(отгряване, отвръщане, нормализация).

Четвърта група - методи при които повърхностния слой придобива физико-химични свойства като корозионна устойчивост, огнеупорност и др. съчетани с увеличаване на твърдостта и износоустойчивостта(хромиране, алитиране, силициране).

Във връзка с практическите задачи, който решава термичната обработка тя се дели на:

Отгряване без фазово превръщане(хомогенизиращо, рекристализационно, отгряване за намаляване на напреженията).

Отгряване с фазово превръщане(пълно отгряване, непълно отгряване, нормализация, изотермично отгряване).

СТРУКТУРНИ ИЗМЕНЕНИЯ НА СТОМАНИТЕ ПРИ НАГРЯВАНЕ.Критични точки:

1.А1(долна критична точка - 723С0), представлява най-ниската точка на температурата при която се получават първите кристализационни зародиши от аустенит.

2.А3(горна критична точка), настъпва фазово превръщане от гама желязо в алфа желязо.

3.Структурни промени в евтектоидни и подевтектоидни стомани.4.Механизъм на превръщане на перлита в аустенит.5.Нарастване на аустенита.СТРУКТУРНИ ИЗМЕНЕНИЯ НА СТОМАНИТЕ ПРИ ОХЛАЖДАНЕ.1.Разпадане на аустенита при бавно непрекъснато охлаждане.2.Изотермично разпадане на аустенита.

ОТГРЯВАНЕ И НОРМАЛИЗАЦИЯ НА СТОМАНИТЕ.1.Хогенизиращо(дифузно)отгряване - отстранява ликвацйите в

заготовките. Приложим за отливки от въглеродни стомани и отливки от легирани стмани. Подобрява корозионната устойчивост и якостта на умора.Етапите на хомогенизация са: зареждане на пещта с отливки; бавно загряване до 1050-1150С0; продължително задържане до изравняване на състава; бавно охлаждане на отливката с пеща.

2.Отгряване за отстраняване на вътрешните напрежения - за премахване на вътрешните напрежения в отливките причинени от бързо изстиване, неравномерно нагряване и охлаждане, неподходяща технология на заваряване и наплавяне.

31

Етапи на отгряването: бавно нагряване до 500-600С0; задържане на тази температура по 4 минути на всеки милиметър от заготовката; бавно охлаждане на детайла с пещта при скорост 50-100С0/час.

3.Отгряване за отстраняване на наклепа(рекристализационно отгряване) - отстраняване на влакнестите структури в стоманите и вътрешните напрежения и възстановяване на механичните им свойства след обработка чрез пластична деформация.Етапи на обработката: нагряване до 650-700С0; задържане; охлаждане заедно с пещта.

4.Пълно отгряване - за ковани и горещо валцовани детайли с цел коригиране на едрозърнеността на структурата.

5.Непълно отгряване - представлява частично изменение в структурата на подевтектоидни стомани и по-рядко на надевтектоидни стомани. Използва се главно за премахване на вътрешни напрежения.

6.Отгряване за получаване на зърнест цементит(свероидизиращо отгряване) - за промяна на пластинчатия цементит в зърнест за по-равномерно разпределение. Операцията подобрява обработваемоста на стоманите.

7.Изотермично отгряване - за получаване на дребнозърнеста структура, като се намали времето за нарастване на кристалните зародиши.

8.Нормализация на стоманата - на тази обработка се подлагат отливки и изковки изработени от подевтектоидни и надевтектоидни стомани. След операцията намаляват вътрешните напрежения. По-кратка по продължителност операция от пълното отгряване. Препоръчва се за нисколегирани и нисковъглеродни стомани. При стомани с 0,3-0,4%С при тази операция рязко се повишава твърдостта.

ЗАКАЛЯВАНЕ НА СТОМАНИТЕ.Процес на фиксиране чрез бързо охлаждане на характерна за високите

температури структура или междинно неустойчиво състояние. Режима на закаляване зависи от химическия състав на материала, и непосредствено се влияе от съдържанието на въглерод. В зависимост от характера на термичното въздействие, закаляването бива пълно(за подевтектоидни стомани) и непълно(за надевтектоидни стомани). Времето на задържане се определя от големината на детайла. Трябва да се внимава в противен случай при по-продължително задържане се получава рязко увеличаване на аустенитните зърна.

Най-малката скорост на нагряване за пълно превръщане на аустенита в мартензит се нарича критична скорост на закаляване(КСЗ). При скорост на закаляване по малка от КСЗ се образува мартензит, появяват се големи вътрешни напрежения водещи до появата на пукнатини и деформации.

Скоростта на охлаждане при закаляване зависи от: химическия състав на охлаждащата среда; температура на охлаждащата среда; плътност и топлопроводимост на средата; възможност за циркулация на охлаждащата среда.

В зависимост от охлаждащата среда различаваме: закаляване в една среда; закаляване в две среди чрез прехвърляне; закаляване чрез прекъсване; степенно закаляване; повърхностно закаляване.

Способността на стоманите да се закаляват на определена дълбочина характеризира тяхната прокаляемост. Колкото дълбочината на закаляване е по-голяма толкова по-голяма е прокаляемостта на стоманата. За въглеродни стомани прокаляемоста е до 20мм. Дълбочината на закаляване представлява разстоянието от повърхността на закалявания детайл до слоя от същ метал в който имаме 50% мартензит и 50% троостит.

32

ОТВРЪЩАНЕ.Метод на термична обработка при които се увеличава подвижността на атомите и

извършват сложни структурни изменения в мартензита и остатъчния аустенит. Процеса включва: загряване; задържане; бавно охлаждане на въздух.

В зависимост от температурата на нагряване различаване следните видове отвръщане.

1.Ниско температурно отвръщане(НТО) - нагряване до 150-250С0 при което твърдостта на материала се запазва а износоустойчивостта нараства два пъти.

2.Средно температурно отвръщане(СТО) - нагряване до 380-500С0 в солни вани. Намалява твърдостта, а се увеличава жилавостта и пластичността. Широко приложим за пружини и ресори.

3.Високо температурно отвръщане(ВТО) - нагряване до 680С0 при което се премахват напълно вътрешните напрежения, рязко се увуличава пластичността и ударната жилавост. Приложим за въглеродни стомани с 0,35 - 0,6%С.

ТЕРМИЧНА ОБРАБОТКА НА ЧУГУНИ.1Отгряване на СЧ(стареене) - намалява вътрешните напрежения в отливката и

стабилизира размерите и. Съществуват два вида стареене - естествено, изкествено.2.Нормализация на СЧ - увеличава концентрацията на свързания въглерод и

получаване на дребнозърнеста структура водещо до увеличаване на твърдостта и якостта, подобряване на антифрикционните качества на материала.

3.Закаляване на СЧ - увеличава твърдостта и еднородност на структурата. След закаляване структурата на СЧ е сорбит, троостит и мартензит. След тази операция задължително провеждането на отвръщане.

4Отвръщане на СЧ - това е нискотемпературно отвръщане с загряване до 200С0, задържането е продължително, а охлаждането много бавно.

ТЕРМИЧНА ОБРАБОТКА НА ЦВЕТНИ МЕТАЛИ.Всички цветни метали се подлагат само на един вид термична обработка -

рекристализационно отгряване(РО).1.Мед и сплавите му - рекристализацията на медта започва при 270С0 отначало

бавно и след това скоростта рязко се увеличава като при 700С0 настъпва много силно окисление.Отгряването се извършва винаги в студена вода.

2.Бронз - за отстраняване на шупли появяващи се при кристализацията на калаен бронз. Процеса протича в следната последователност: загряване до 200С0; следващо повишаване на температурата до 700С0 в продължение на 2 часа; задържане два часа в пещта при тази температура; бавно охлаждане с пещта до 350С0.

ХИМИКО-ТЕРМИЧНА ОБРАБОТКА НА МЕТАЛИТЕ.В зависимост от елементите с които насищаме повърхността имаме:

циментация(насищани с въглерод); азотиране(насищане с азот); цианиране(насищани с въглерод и азот); алитиране(насищане с алуминий); хромиране(насищане с хром); силициране(насищане със силиций); бориране(насищане с бор); сулфатиране(насищане със сяра).

33

В резултат на тези обработки се получават повърхности със специфични качества, характеризиращи се с висока корозионна устойчивост и износоустойчивост. При някой от покритията се постига и увеличение на повърхностната твърдост. При този тип обработки е възможно регулирането на дълбочината на насищане както и концентрацията от нанасян материал върху обработваната повърхност.

В експлоатация са намерили приложение и комплексни термо-химични обработки, характеризиращи се с високи физико-химични свойства като:

сулфоцианиране(сяра, въглерод, азот); хромосилициране(хром, силиций); боросилициране(бор, силиций); карбориране(бор, въглерод); хромоазотиране(хром, азот).

Най-съвременните методи в момента са йонната и химико-термичната обработка с енергоотделяща паста.

ТИПОВЕ ДЕТАЙЛИ ПОДЛАГАНИ НА УЯКЧАВАНЕ ЧРЕЗ ОБЕМНА ЗАКАЛКА И НИСКОТЕМПЕРАТУРНО отвръщане.

Детайл Препоръчителна стомана

Твърдост HRC

Условия на работа Наименованиевисока износоустойчивост и

контактни напрежения, стабилност на формата при

експлоатация (температура на нормализация 150-1700С)

ролки, дробинки, външни и вътрешни гривни от лагери, ходови винтове

ШХ15,ШХ15СГ, 7ХГ2ВМ

58-66

висока износоустойчивост при триене при плъзгане,

стабилна форма и геометрични размери при

експлоатация(температура на нормализация 150-1800С)

детайли от помпи (статори, ротори, лопатки) клапани, бутала, детайли от ковашки и пресови машини (копири,

цанги, делителни дискове, опори, приспособления към машините), детайли

от металорежещи машини (втулки, направляващи, опори, копири, червяци на

делителни апарати)

ШХ15, 40Х3, 30Х13Г7С2,

У8А, 9ХС, ХВГ, ХВСГ

54-60

висока износоустойчивост, устойчивост на статични , динамични натоварвания и

ударни натоварвания (температура на нормализация

180 - 2400С)

крепежни детайли (болтове, шпилки, гайки), детайли от ковашки и пресови

машини (валове, цилиндри, оси, копири, вилки, направляващи, цервяци,

ексцентрици)

35, 45, 40Х, 40ХФА,

30ХГСА, 40ХН, 40ХГ2МФ, 40ХГ2МА

45-60

ИЗПИТВАНЕ НА ТВЪРДОСТТвърдостта, представлява способността на повърхностния слой на материала да

се съпротивлява срещу еластично и пластично деформиране или разрушение при локално проникване от страна на друго, не получаващо остатъчни деформации проникващо тяло с определена форма и размери. Високата приложимост на този метод се дължи на : простото при провеждане; висока производителност; точност; оценка на свойствата в микрообеми от изпитвания материал; възможност за установяване на количествена връзка с други механични свойства.

Класификация на методите за изпитване:1.В зависимост от скоростта на натоварване - статични, динамични.2.По начина на прилагане на натоварването - методи с проникване, методи с

одраскване.34

3.Според продължителността на прилагане на натоварването - краткотрайни, продължителни.Последния признак е пряко свързан с температурата при която се провежда изпитването. Краткотрайната твърдост се определя пи стайна температура и продължителност на изпитване до 30 секунди. Продължителната твърдост се определя пи повишени температури и се използва като показател на топлоустойчивостта на изпитвания материал.

Статични методи за изпитване.В зависимост от големината на приложеното натоварване статичните методи се

разделят на : определяне на макротвърдост(Бринел, Викерс, Роквел); определяне на микротвърдост(Викерс).

Определяне на макротвърдост - измерва се сумарното съпротивление на материала срещу проникването на накрайник, като по този начин се определя твърдостта на всички налични структури, тъй като площа на получения отпечатък превишава значително размерите на отделните зърна на структурите. Различията в структурата на различните участъци от повърхността на изделието води до разсейване на стойностите на макротвърдостта в различни точки, което нараства с намаляване на размерите на отпечатъка.

1.Определяне на твърдост по Бринел(НВ) - изпитването се състои във вбиване на стоманена сфера с определен диаметър в изследваното изделие под действието на определено натоварване, приложено за определено време, след снемане на което се получава отпечатък с диаметър, които може да бъде измерен. Сферичните накрайници имат диаметър:1, 2, 2,5, 5, 10мм. и се изработват от закалена стомана. Времето на задържане на натоварването при стомани е 10 секунди, а за цветни метали и сплави от 10-180 секунди, в зависимост от очакваната твърдост.Съществуват два начина за означаване на твърдостта: класически(190НВ); специален(190НВ5/750/80) като означенията означаван 190-твърдостта, 5-диаметъра на сферата, 750-натоварването в нютони, 80-времетраене на задържането в секунди.

2.Определяне на твърдост по Викерс(НV) - изпитването се състои във вбиване на диамантен накрайник с форма на правилна четириъгална пирамида в изследвания обект под въздействието на сила, приложена за определено време. Използвания накрайник представлява правилна четириъгална пирамида с ъгъл при върха 1360. При отчитането на параметрите на отпечатака се работи с диагоналите му които се измерват по оптичен път. Продължителността на задържане е от10 - 15 секунди, а натоварването от 9 - 980 нютона.Съществуват два начина на означение на измерената твърдост: класически(500НV); специален(500НV10/30), последните две цифри означават - натоварването и времетраенето на прилаганото усилие. Усилието с което се извършва измерването при стандартни условия е 290 нютона.

3.Определяне на твърдост по Роквел(НR) - изпитването се състои във вбиването на накрайник с формата на сфера или конус в изследваното тяло под въздействието на две последователно приложени натоварвания(предварително, основно) след което се измерва остатъчното увеличение на дълбочината на проникване на накрайника. Определянето на твърдостта по Роквел може да се извърши по 15 независими скали с помощта на един от двата накрайника. Диамантения конус има ъгъл при върха 1200 и радиус на закръгление - 0,2мм. Сферата се изработва от закалена стомана с твърдост не по-малка от 850НV и размер1,5875мм.Най-широко приложение е получило определянето на твърдостта по Роквел по скали: А,С(с коничен накрайник);

35

В(със сферичен накрайник).Твърдостта по Роквел се означава с числото, отчетено от индикатора на твърдомера, в ляво от знака на съответната скала(60НRС). За определянето на твърдостта на тънки изделия(с дебелина под0,15мм) изпитването се извършва при понижени натоварвания известни като Супер-Роквел. За това измерване се използват скалите N(конусен накрайник) и Т(сферичен накрайник). Означенията по системата Супер-Роквел са 80НR15N(което означава 80-твърдостта, 15-натоварването в нютони, скала N).

Определяне на микротвърдост - за изследване на твърдостта на материалите на отделни фази и структури. Твърдостта се определя чрез накрайник с форма на : правилна четиристенна пирамида с основа квадрат или ромб, тристенна пирамида, двоен конус. Микротвърдост на масивни изделия се определя върху микрошлиф взет от местата където трябва да се снеме твърдостта .

Динамични методи за изпитване на твърдост.Това е метод с ограничено приложение и се разделя на две групи: метод с проникване(еластично-динамични); метод с одраскване(пластично-динамични). Поради високата неточност на измерването в сравнение със статичните методи се използват само за контролни проверки. Най-често използваните методи са :

1.Определяне на твърдост по Шор(HSD) - твърдостта се определя с помоща на ударник с динамичен накрайник с маса 36 грама свободно падаща върху изследваната поовърхност. Числото на твърдостта по Шор се изразява в условни единици, съответстващи на определена височина на свободно падане на накрайника.

2.Определяне на твърдост по Полди - пластично-динамичен метод за определяне на твърдост чрез нанасяне на удар чук върху стоманена сфера. Като твърдостта се определя на базата на сравняване на отпечатъка в изследвания детайл.

МЕТАЛОСТРУКТУРНИ МЕТОДИ ЗА ОЦЕНКА КАЧЕСТВОТО НА ДЕТАЙЛИТЕ.

1.Микроструктурен анализ - служи за определяне на строежа на метала с невъоръжено око или при голямо увеличение с лупа върху предварително почистена и шлифована повърхност. Повърхностната обработка се извършва с киселина или друг разяждащ разтвор с цел разкриване на макроструктурата на материала(големина на кристалите и тяхното взаимно разположение). Силно не чувствителен метод вследствие не възможността на пълно разкриване на строежа в макрообеми. Използва се преди всичко за предварителни изследвания.

2.Микроструктурен анализ - с помощта на металографски микроскоп и предварително подготвен микрошлиф. Метода позволява да се установи дали изследвания материал се състои от един или повече кристални видове, техния вид, форма и големина, разпределение. От получените сведения може да се даде достатъчно правилно заключение за начина на образуване на структурата и заключение за очакваните физико-механични и химични свойства на изследвания материал. Материалът за микрошлифовете се взима от определени места и се обработват по специални методи не влияещи на самия материал.

3.Ренгеноструктурен анализ - метод за изследване на атомния строеж на материала на основата на отражението на рентгеновите лъчи от кристалната решетка. Метода позволява определяне на типа, характерните размери на кристалната решетка,

36

разположението на атомите в нея. За материали подложени на термична и химико-термична обработка.

4.Изследване на макротвърдост и микротвърдост - за определяне на механичните характеристики на изследвания материал.

5.Химически анализ - позволява изучаване на свойствата на изследвания материал на базата на химическия му състав. От химическия състав, структурата, и начина на обработка зависи устойчивостта на материала срещу корозия и нейните разновидности.

ВЪЗСТАНОВЯВАНЕ НА ДЕТАЙЛИ ЧРЕЗ ЗАВАРЯВАНЕ И НАПЛАВЯНЕТози метод служи за възстановяване на механически повреди в

детайлите(пукнатини, откъртвания), а наплавянето за нанасяне на метални покрития за компенсиране на износването. При този процес на възстановяване в наплавяния и основния метал протичат процеси оказващи вредно въздействие на възстановявания детайл.

Към тези процеси могат де се отнесат: металургични процеси, протичащи в наплавяния материал; структурни изменения; поява на вътрешни напрежения и деформации в основния материал.

37

Металургичните процеси протичащи в наплавяния метал са : окисление на метала, изгаряне на легиращите елементи, насищане на наплавяния метал с азот и водород, разпръскване на метала.

Структурните изменения в основния материал възникват вследствие на неравномерното нагряване на детайла в зоната на възстановяване, която е още известна под наименованието “зона на термично влияние”. Механическите качества на материала рязко падат. Зоната на термично влияние зависи от химическия състав на метал, метода на заваряване, и режима на възстановяване.

Вътрешните напрежения се появяват вследствие на неравномерното нагряване и по-следващите структурни изменения настъпващи в зоната на термично влияние. При вътрешни напрежения превишаващи допустимите за дадения материал се получава деформиране на същия.

Най-често използваните начини за възстановяване чрез този метод са: ръчно електродъгово заваряване и наплавяне, газово заваряване, автоматично електродъгово наплавяне и заваряване под слой от флюс или инертен газ, автоматична вибродъгова наплавка, плазмено наваряване, електроконтактно заваряване.

ЗАВАРЯВАНЕ НА МЕТАЛИТЕ.Технология на получаване на неразглобяеми, монолитни съединения, както от

еднородни така и от разнородни по състав метали и сплави. Предимствата на заваряването са:

Пестене на метал - до 25%. По-пълно използване на здравината на съединените части(при нитоването

съединенията се пресмятат с 60-80% от якостта на метала, а при заварявянето с 70-90%, а в някой случай до 100%).

Значително по-малък разход на време за подготвителни операции.Видове заваряване.

1.Заваряване в течно състояние( най-напред металът в мястото на съединяването се стопява, като обема на този метал се нарича заваръчна вана. В нейното образуване участие взимат крайщата на основния и допълнителния материал).

Електродъгово(източник на топлина е дъга горяща между два електрода). Класификация на електродъговото заваряване:

физически признак(по вида на включения в електрическата верига електрод)

заваряване с нетопим електрод изработен от въглен(метод на Бенардос) или волфрамов.заваряване с топим електрод(метод на Славянов), ролята на електрода е не само да поддържа горенето на дъгата но и да участва като легиращ материал.заваряване в косвена дъга(метод на Ценер), дъгата гори между два нетопими електрода или топими електроди, а основния метал се стопява от топлината на дъгата. За насочването на дъгата се използва електромагнит.

вида на дъгатаоткрита(пряко се наблюдава)покрита.

38

в зависимост от защитата на металаелектродно покритие или флюсзащитна газова среда(неутрален или активен газ, както и газови смеси)

степен на механизация на процесаръчнополумеханизираномеханизирано

в зависимост от вида на токазаваряване с постоянен токзаваряване с променлив ток

ръчно подфлюсово. в защитна газова среда. без защитна газова среда. електрогазово електрошлаково. газо-кислородно. алумино-термитно. плазмено. електронно-лъчево. лазерно.

2. Заваряване в твърдо състояние(сближаването на атомите и активацията на повърхността се извършва за сметка на съвместната еластично-пластична деформация на съединените материали в мястото на контакта, като за улесняване на процеса често се използва и допълнително загряване. Нарича се още и заваряване чрез налягане.

Електросъпротивително. Кондензаторно. Високочестотно. Газо-пресово. Чрез триене. Студено.пресово. Ултразвуково. Дифузионно. С взрив.Особености при заваряване на въглеродни, ниско-, средно-, и високолегирани

стомани.Основната трудност при заваряването на въглеродни и легирани стомани е

възможността от закаляване на околошевната зона и от образуване на студени пукнатини. За избягване на този дефект се препоръчва подгряване на изделието до 100-3000С, а за намаляване на скоростта на охлаждане на завареното съединение - използване на многослойно вместо еднослойно заваряване. След заваряване е необходимо да се проведе отвръщане. За такива стомани се препоръчва използване на електроди с базично покритие, които осигуряват най-висока пластичност на метала на шева. При заваряване на високохромови стомани настъпва понижаване на корозионната устойчивост на изделието. Препоръчва се използването на електроди с легиращи прибавки в обмазката. Аустенитните и хром-никелови стомани при заваряване се получават прегряване на основния материал и задължително се изисква

39

легиране на шева. При стомани от типа 25-30 най-сериозния проблем е образуването на горещи пукнатини и за това се изискват използване на легиращи заваръчни телове.

Заваряване на чугун. Заваряването на чугуна е значително по-трудно отколкото за стомани. Различаваме следните видове заваряване:

горещо заваряване - чрез предварително подгряване да се избегне избелването на чугуна в мястото на заваряване, освен това се създава възможност за по-равномерно топлинно разриширение и свиване на материала и се намаляват опасностите от появата на пукнатини в областта на шева. Заваряването става само чрез електродъгов или газо-кислороден начин. Електродъговото заваряване се извършва с чугунени електроди(с диаметър 8-12мм). При газокислородното заваряване се използва пламък с излишък на ацетилен(овъглеродяващ пламък), като допълнителен материал се използват лети чугунени пръчки. След заваряване обработеното място се покрива с дървени въглища или загрят пясък и целия предмет се охлажда бавно(в пещ или огнище).

полугорещо заваряване на чугун - за детаили с неголеми размери, проста форма и количеството на заварения метал е незначително и не създава опънови напрежения в шева. Подгрява се само мястото което ще се заварява.

студено заваряване на чугун - със стоманени, медно-железни, медно-никелови, електроди от аустенитен чугун със стабилизиращо или качествено покритие, без предварително подгрявяне. Заваръчните шевове да са къси, с по-малко вкарване на топлина при заваряването. За това електродите са с малък диаметър до 3мм и задължително многослойно нанасяне. Опасността е от появата на избелващи пукнатини. За по-здрави заваръчни шевове е монтирането на заваръчни шпилки в областта на заваряване.

Заваряване на цветни метали.Заваряване на мед и медни сплави - извършва се с ацетилено-кислороден

пламък, като допълнителен материал се използва медни пръчки с добавка от калай, флюс(боракс, борна киселина, борен анхидрит). След заваряване бързо охлаждане и коване, с което се отстранява крехкостта на метала. Използва се и електродъгово заваряване на мед с нетопим и топим електрод. При заваряване в защитна среда от аргон, азот, хелий се използват нетопими волфрамови електроди, а дъгата се захранва с постоянен ток при права полярност. В качеството на допълнителен метал се използват пръчки от мед съдържащи силиций, манган, калай.

Заваряване на алуминий и алуминиеви сплави - извършва се с електродъгово или газо-кислородно заваряване. Използват се електроди със същия химически състав, какъвто е състава на основния материал. Подфлюсовото заваряване се провежда с полуоткрита дъга и най-често при използуването на метални подложки с цел избягване на възможността от протичане на материал. За заваряване на алуминий и алуминиеви сплави се използва и заваряване в защитна газова среда. Газовата среда най-често е аргон. В зависимост от дебелината на заваряваните повърхности (до 10мм се използува не топим волфрамов електрод, а при по-големи дебелини топим електроден тел). Задължително преди заваряване краищата на заваряваните детайли трябва много добре да се почистят. Използуват се и следните два метода за заваряване на алуминий и алуминиеви сплави точково и ролково електросъпротивително заваряване. Режима на заваряване се характеризира с висока плътност на тока, голямо специфично налягане и кратковременност на протичане на тока.

40

Възстановяване на детайли чрез заваряване и наплавянеЗаваряването се използва за отстраняване на механични повреди по детайлите, а

наплавянето за нанасяне на метални покрития по детайлите с цел компенсиране на износването. За отстраняване на механични повреди най-често използваните методи са: електродъгово, газово, аргоно-дъгово, електроконтактно заваряване. За нанасяне на метални покрития с цел възстановяване на детайлите се използват: автоматично електродъгово наплавяне под слой от флюс, вибродъгово, плазмено и електроконтактно наплавяне.

В наплавения метал протичат следните основни процеси като: металургични (окисление на метала, изгаряне на легиращите елементи, насищане

на наплавения метал с азот и водород, разтопяване и разпълзяване на материала); структурни изменения (в основния метал вследствие на неравномерното

нагряване се появява зона на термично влияние, която големина зависи от химическия състав на метала, способа на заваряване и режима на заваряване). Най-голяма термична зона има газовото заваряване - 30мм. С увеличаване на заваръчния ток зоната на термично влияние расте, а с увеличаване на скоростта на заваряване намалява;

вътрешни напрежения и деформации (вследствие на неравномерността на нагряване, структурните изменения и зоната на термично влияние).

Ръчно електродъгово заваряване и наплавянеВ качеството на електрод се използва стоманена тел с определено покритие.

Електродното покритие в зависимост от своите качества се разделя на две групи1.Тънки покрития - служат сама за стабилизиране на горенето на

електрическата дъга, в състава си имат само йонизиращи вещества. Най-разпространеното покритие има състав от 80-85% - креда и 15 - 20% - водно стъкло. Използва се само за не отговорни детайли подложени на възстановяване.

2.Дебели покрития - освен йонизиращите вещества съдържат още и шлакообразуващи и легиращи елементи. В качеството на легиращи елементи се използват ферохром, феросилицйи, фероманган, феромолибден.Качеството на заваряването и наплавянето в голяма степен зависи от режима на обработка, който зависи от размера и химическия състав на материала на възстановявания детайл. Основните параметри на режима на заваряване и наплавяне са: диаметъра на електрода, силата на тока, а при използване на постоянен ток и полярността.

Диаметъра на електрода зависи от дебелината на заварявания детайл и се определя по таблици. Силата на тока зависи от диаметъра на електрода и е 40-50А на милиметър от диаметъра му.Наплавянето като правило се извършва с постоянен ток при обратна полярност. Детайла се свързва с отрицателния полюс, с цел намаляване на нагряването.

Газово заваряване Използва се за ремонт на кошове, кабини и други елементи от подвижния състав,

а при възстановяването за детайли изработени от чугун и алуминиеви сплави. Най-широко приложение е намерило ацетилено-кислородното заваряване, с температура на пламъка 3100 - 33000С.

Режима на газовото заваряване се определя от два параметъра: вид за заваръчния пламък и мощност на заваръчната горелка. В зависимост от количественото съотношение на кислород и ацетилен различаваме три вида пламък: неутрален, на

41

въглероден, окислителен. Различните видове пламък оказват различно влияние на свойствата на наплавения метал.Най-добри механически качества се получават при използването на неутрален пламък.

Мощността на горелката оказва влияние върху производителността на процеса и качеството на заваряването и зависи от дебелината на заварявания детайл, температурата му на топене и топлопроводността му.Мощността на горелката се определя по формулата:

Q = Axhкъдето - Q - разход на ацетилен, м3/час; h - дебелина на заварявания детайл, мм; А - опитен коефицент определящ разхода на ацетилен в м3/час при заваряване на метал с дебелина 1мм.За стомана А =0,10 - 0,12 м3/часЗа чугун А = 0,15 м3/часЗа алуминиеви сплави А =0,075 - 0,10 м3/часПо своя химически състав добавъчния материал трябва да съответства на основния материал или да бъде с качества близки до него.

Предимствата на този метод се състоят в: възможност за регулиране на температурата на нагряване на детайла и добавъчния материал и минимално окисление на наплавяния метал за сметка на защитните свойства на факела.

Недостатък - висока цена на кислорода и ацетилена и голяма зона на термично влияние.

Автоматично електродъгово наплавяне под слой от флюсМеханизиран метод на наплавяне при който подаването на електрода и преместването му се извършва синхронизирано съгласно процеса на наплавяне. При автоматично електродъгово наплавяне под слой от флюс електрическата дъга гори под слой от разтопен флюс. Това спомага за получаване на високо качество на наплавения метал и предпазва от образуването на газови пори и раковини. Процеса нанаплавяне се характеризира с високо качество и висока производителност. В зависимост от силата на тока производителността на процеса може да достигне до 10кг/час. Наплавения метал е равномерен по дебелина, и позволява добра механическа обработка. Дебелината на наплавяне може да достигне до 5мм. За предпазване от образуване на пори в наплавения метал флюса предварително се подгрява до температура 300 - 350С0 в продължение на 1 - 2часа. Физико - механичните качества на наплавения метал зависят от качествата на наваръчния тел, като за нисковъглеродни стомани се изполдват телове марка 08, 08ГС, а за стомани високовъглеродни и средновъглеродни се използва пружи телове марки Нп-65, Нп-80, Нп-30ХГСА. За легиране на наплавения метал се използват два метода - легиране чрез електродната тел и легиране чрез флюса. Най - често при възтановяването на детайли чрез този метод се използва електродна тел с диаметър до 2,5мм. Силата на тока се избира по таблици но и може да се пресметне по формулата:

І = 110Де + 10Да2

където - Де - диаметъра на електрода , мм.При наплавянето се използва постоянен ток с обратна полярност. Скоростта на

подаване се избира в зависимост от диаметъра на електрода и силата на тока. За електроди с диаметър 1,6 - 2мм., силата на тока е 140 - 360А, а скоростта на подаване 75 - 180м/час. Стъпката на наплавяне се избира в зависимост от дебелината на наплавения слой и от силата на тока и напрежението и се движи в границите 3 -6мм.

42

Предимствата на метода - висока производителност, висока икономичност, възможност за получаване на слой наплавен метал с еднаква дебелина и гарантирани качества, липсва влиянието на субективния фактор.

Недостатъци - високо нагряване на детайлите при възстановяване, невъзможност за наплавяне на детайли с диаметър по 40мм., разтичане на наплавен материал, трудно задържане на флюса върху повърхността, Задължителна термообработка на наплавения метал с цел повишаване на износоустойчивостта му.

Автоматичво вибродъгово наплавянеМетод позволяващ получаване на наплавен материал с необходимата твърдост и

износоустойчивост без допълнителна термообработка, малка зона на термично влияние и ниска температура на нагряване на възстановявания детайл - 100С0. В к8ачеството на източник на ток се използват нисковолтови генератори АНД 550/250, АНД 1000/500, и изправители ВСТ - 3М, ВСА -600/300 и др.

Метода е приложим за детайли изработени от различен метал(от стомана до различните типове чугун). Наплавянето се извършва при непрекъснато охлаждане с 5% на калциниранасода или без охлаждане. Най-широко приложение е намерил метода с непрекъснато охлаждане. Избора на наплавъчния тел зависи от необходимата твърдост на полученото покритие.

Факторите които влияят на процеса на наплавяне са : полярност на тока, напрежение и сила а заваръчния ток, индуктивността на заваръчната верига, скоростта на наплавяне, скорост на подаване на завъръчната тел, стъпка, амплитуда на вибрация на електрода. Наплавянето се извършва с ток с обратна полярност, и напрежение на празен ход 12-24V.

Предимства на метода - минимално нагряване на възстановявания детайл, минимална зона на термично влияние, висока производителност.

ВЪЗСТАНОВЯВАНЕ НА ДЕТАЙЛИ ЧРЕЗ НАНАСЯНЕ НА ГАЛВАНИЧНИ ПОКРИТИЯ

Тези технологични методи се използват за компенсиране на износването на работните повърхности, а също и за нанасяне на антикорозионни покрития и защитно-декоративни покрития. Най-широко приложение са намерили следните видове покрития - хромиране, никелиране, помедняване, поцинковани и др.

Галваничните покрития се получават от електролити при протичане на електрически ток през тях. Катод при галваничното нанасяне на метал от електролит е възстановявания детайл, а анод - метална пластина. Използват се два вида аноди; разтворими - винаги изработени от метала който ще бъде нанасян;неразтворими - винаги изработени от олово.

Дебелината на галваничното покритие на повърхността на детайлите не е равномерно. Причината за това се дължи на лошата разсейваща способност на електролита. Разсейващата способност на електролита зависи от степента на равномерност на разпределението на електрическите силови линии идващи от анода към катода. Разсейващата способност на електролита се подобрява чрез;

концентрацията - колкото концентрацията на основните соли в електролита е по-ниска толкова разсейващата способност е по-голяма;

използване на “фигурни “ аноди - аноди копиращи формата на възстановявания детайл;

рационално разположение на анода спрямо катода;43

поставяне на допълнителни катоди; поставяне на екрани върху възстановявания детайл; поставяне на голямо количество аноди и правилното им разположение спрямо

катода.Съществено влияние върху качеството на покритието и остатъчните напрежения

оказват също и режима на нанасяне, състав на електролита.

Технологичен процес на нанасяне на галванични покрития.Технологичния процес на нанасяне на галванични покрития включва следните три групи операции;

Подготовка на детайла за нанасяне на покритието( механична обработка на повърхността подлежаща на възстановяване, почистване на повърхностите от окиси и предварително обезмасляване, монтаж на детайла на подвесно устройство, изолация на повърхностите не подлежащи на възстановяване, обезмасляване на детайла и по-следваща промивка с вода, анодна обработка - декапиране).

Нанасяне на галваничното покритие.Обработка на детайла след нанасяне на покритието(неутрализация на детайла

от остатъчния електролит, промивка на детайла в топла и студена вода, демонтаж от подвесното устройство, отстраняване на изолацията, подсушаване на детайла, термическа обработка - при необходимост, механична обработка до необходимия размер).

Хромиране на детайлитеНай-широко използвания технологичен метод за възстановяване на износени детайли. Причината за това се дължи на високата твърдост на полученото покритие, висока корозионна устойчивост, висока износоустойчивост( до 2-пъти по-голяма от тази на закалена стомана 45), висока топлоустойчивост и много добра атхезионна способност(трудно отделяне от нанесената повърхност. Недостатъците на хромирането се състоят в сравнително ниска производителност на процеса( не повече от 0,03мм/час), невъзможност за възстановяване на детайли с износване над 0,4мм. висока цена на покритието.Като електролит при хромирането се използва воден разтвор на хромов анхидрид CrO3

и сярна киселина, като концентрацията на хромовия анхидрид се изменя в границите от 150 - 400кг/м3, а концентрацията на сярна киселина трябва да отговаря на съотношението H2SO4 : CrO3 =1:1000. В зависимост от концентрацията на електролит съществуват три разновидности на процеса хромиране различаващи се по качеството на нанесеното покритие.

Концентрация на електролита

Количествено съотношение

Качество на покритието Приложение

Електролит с ниска концентрация

H2SO4 - 1,5кг/м3

CrO3 - 150кг/м3добра разсейваща способност,

твърди и износоустойчиви покрития. Наложителна честа корекция на съдържанието на

електролит.

За детайли изискващи висока износоустойчивост.

Електролит с висока концентрация

H2SO4 - 3,5кг/м3

CrO3 - 350кг/м3лоша разсейваща способност,

получават се блестящи хромови покрития

За получаване на защитно - декоративни покрития.

Електролит със средна концентрация

H2SO4 - 2,5кг/м3

CrO3 - 250кг/м3заема междинно положение между изброените горе два

метода. Използва се за износоустойчиви и декоративни

Среща се под наименованието - универсален електролит.

44

покрития.

Свойствата на хромовите покрития зависят от: режима на хромиране, плътността

на тока и температурата на електролита. При изменението на съотношението на плътността на тока спрямо температурата на електролита могат да се получат три вида покрития отличаващи се по свойства - матови(сиви), блестящи, “млечни”. С най-висока твърдост са блестящите покрития и притежаващи висока износоустойчивост но прекалена крехкост. “Млечните” покрития притежават висока износоустойчивост но понижена твърдост. Матовите покрития притежават висока твърдост но висока крехкост и понижена износоустойчивост. Твърдостта на хромовите покрития расте с увеличаване на плътността на тока и понижаване на температурата на електролита.

Поресто хромиранеРазновидност на процеса хромиране и се използва за повърхности при които е

необходимо задържане на масло с цел намаляване на износването. Различават се два основни вида поресто хромиране: “канално” - получава се при анодно гравиране с киселина на млечно хромово покритие. Този метод се използва за повърхности работещи в условията на влошено мазане. “Точково” - получава се при анодно гравиране с киселина на блестящо хромово покритие. Метода е приложим за детайли от който се изисква добра приработваемост.

Електролитно и химическо никелиранеМетода се използва като заместител на хромирането, особено за детайли

работещи в корозионна среда. Електролитното никелиране представлява процес на получаване на никел-фосфорни покрития на повърхността на детайлите. За целта се използват разтворими никелови аноди. Покритието притежава висока износоустойчивост, висока твърдост и могат да се използват за възстановяване на детайли вместо процеса хромиране.

Химическо никелиране. Процес на получаване на никел-фосфорни покрития с по-високо съдържание на

фосфор от електролитното никелиране. Метода е приложим за възстановяване на детайли с много малко износване.

Възстановяване чрез използване на синтетични материали - за отстраняване на механични повреди. За целта се използват полимери като: полистирол, полипропилен, полиетилен както и прибавени към тях пластификатори, оцветители, втвърдители. Всички полимери използвани при възстановяването се разделят на: реактопласти(термореактивни) и термопласти(термопластически). Реактопластите в изходно състояние са течни и при повишаване на температурата постепенно се втвърдяват като процеса е не обратим.Термопластите при нормална температура са в твърдо ссъстояние и при повишаване на температурата стават пластични и с по-следващо охлаждане се втвърдяват. При следващо повишаване на температурата отново се пластифицират и позволяват многократно да се използване.

ОБЛАСТИ НА ИЗПОЛЗВАНЕ НА УЯКЧАВАЩИТЕ ТЕХНОЛОГИИ.ПОВЪРХНОСТНА ПЛАСТИЧНА ДЕФОРМАЦИЯ

Методи за уякчаване на

работните повърхности

Абразив.износване

Смачкване

Питинг Корозионн механично износване

Молекулярн механично износване

Износване и умора на материала

Умора на материала

45

Дребноструйна обработка

да да да

Центробежн. дробинково наклепване

да да да да да

Накатка с ролки или дробинки

да да да да да да

Чеканване да да да да да даМЕХАНИЧНА ОБРАБОТКА

Методи за уякчаване на

работните повърхности

Абразивно износване

Смачкване Питинг Корозионно

механично износване

Молекулярно механично

износване

Износване и умора

на материала

Умора на материала

Фино струговане

да да да да да

Фино фрезоване

да да да

Фино шлифоване

да да да

Полиране да да да даХонинговане да да даШабароване да да да да

ГАЛВАНОТЕХНИЧЕСКИ МЕТОДИМетоди за

уякчаване на работните

повърхности

Абразивно износване

Смачкване Питинг Корозионно

механично износване

Молекулярно механично

износване

Износване и умора

на материала

Умора на материала

Хромиране да даСтоманизиран

еда да

Бориране да даНикелиране -

твърдода да

ХИМИКО-ТЕРМИЧНА ОБРАБОТКАМетоди за

уякчаване на работните

повърхности

Абразивно износване

Смачкване Питинг Корозионно

механично износване

Молекулярно механично

износване

Износване и умора

на материала

Умора на материала

Повърхностно закаляване

да да да да да да да

Цементация да да да да да даАзотиране да да да да да

Нитроцементация и

цианиране

да да да да да да

Алитиране да да да да даХромиране да да да даСилициране да да даСулфатиране да да да да

КОМБИНИРАНА ОБРАБОТКАМетоди за

уякчаване на работните

повърхности

Абразивно износване

Смачкване Питинг Корозионно

механично износване

Молекулярно механично

износване

Износване и умора

на материала

Умора на материала

Уякчаване чрез

наклепване на закалени

детайли

да да да да да да

46

Уякчаване чрез

наклепване на

термохимично

обработени повърхности

да да да да да да

ХИМИКО-ФИЗИЧНИ МЕТОДИМетоди за

уякчаване на работните

повърхности

Абразивно износване

Смачкване Питинг Корозионно

механично износване

Молекулярно механично

износване

Износване и умора

на материала

Умора на материала

Уякчаване чрез

химически методи

да

Покриване на детайлите с

пласмаса или други

декоративни покрития

да да

Уякчаване чрез триене

да да да

Електроискрово уякчаване

да

НАПЛАВЯНЕМетоди за

уякчаване на работните

повърхности

Абразивно износване

Смачкване Питинг Корозионно

механично износване

Молекулярно механично

износване

Износване и умора

на материала

Умора на материала

Газово да да даМеханизирано наплавяне под слой от флюс

да да да

Вибродъгова да даПлазмено да да да

ВИДОВЕ МЕХАНИЧНА ОБРАБОТКА, ФОРМОБРАЗУВАНЕ НА ДЕТАЙЛИТЕ И КЛАСИФИКАЦИЯ НА ДВИЖЕНИЯТА В МЕТАЛОРЕЖЕЩИТЕ МАШИНИ.

МАТЕРИАЛИ ЗА РЕЖЕЩИ ИНСТРУМЕНТИ.Процеса на рязане се състои в снемане на стружка от заготовката чрез режещ

инструмент. За осъществяването на процеса на рязане е необходимо:1.Режещ инструмент с подходяща форма и твърдост по-голяма от тази на

обработвания метал.2.Действието на външната сила върху режещия инструмент да е по-голяма от

силата на сцепление на обработвания материал.3.Относителното преместване на режещия инструмент по отношение на

обработваната заготовка да са в границите за съответния обработван материал.

Работните движения, извършвани от обработваната заготовка и режещия инструмент са:

47

1.Главно движение - движението, в резултат на което се извършва стружкоотделяне.

2.Подавателно движение - движението, което поддържа непрекъснатостта на процеса на врязване на режещия ръб на инструмента в нови слоеве материал на заготовката.

3.Спомагателно движение - различни движения на заготовката и инструмента, които се извършват преди и след самия процес на рязане и осигуряват неговото правилно протичане.

Параметри характеризиращи процеса на рязане:1.Дълбочина на рязане - разстоянието между обработената и обработваната

повърхност, измерено по нормалата към обработената повърхност.2.Скорост на рязане - определя се от абсолютната скорост на главното работно

движение.3.Подаване - представлява преместването на инструмента или заготовката за

единица време или за единица главно работно движение.Факторите, влияещи на процеса рязане съществено зависят от

физичните явления, свързани със самия процес на рязане. Рязането е процес на непрекъснато стружкоотделяне, съпътствано от сложен

физико-механичен процес съпроводен с: 1.Еластично и пластично деформиране на метала.

2.Триене.3.Топлоотделяне.4.Наслойка на режещия клин.5.Механично уякчаване на обработваната повърхност.

МАТЕРИАЛИ ЗА РЕЖЕЩИ ИНСТРУМЕНТИ.Материалите, от които се изработват режещите инструменти трябва да

притежават следните качества: Голяма твърдост. Достатъчна жилавост. Голяма износоустойчивост. Голяма топлоустойчивост.

1.Въглеродни инструментални стомани - за инструменти работещи при малки скорости на рязане и температури до 200С0 и при инструменти за ръчна обработка.

2.Легирани инструментални стомани - за инструменти изискващи висока якост, твърдост, износоустойчивост, топлоустойчивост.Нисколегирани стомани(легирани с хром) за металорежещи инструменти работещи при средни сили и скорости на рязане. Високо легирани стомани(легирани с ванадий) - максимално допустима температура на рязане - 600С0 за инструменти използвани при висока скорост на рязане.

3.Металокерамични твърди сплави(МКТС) - изработват се по метода на праховата металургия във вид на режещи пластини. Закрепват се към инструмента чрез спояване. Благодарение на волфрамовия и титановият карбид тяхната твърдост се запазва до 1000С0, при скорост на рязане от4 до 6 пъти по-голяма от скоростта на рязане при бързорезните стомани. Основният им недостатък се състой в прекалената им крехкост и това, че трудно работят при ударни натоварвания. МКТС се срещат в следните две разновидности: еднокарбидни твърди сплави(съдържат волфрамов карбид

48

и кобалт ВК6, ВК8, използват се за обработка на чугуни и легирани стомани); двукарбидни твърди сплави(съдържат волфрамов и титанов карбид и кобалт Т30К4, Т15К6, Т5К10, за обработка на високолегирани стомани и изработка но специални инструменти.

4.Минералокерамични твърди сплави - изработени на основата на двуалуминиев триокис и двухромов триокис чрез отливане и силно пресоване при изпичане. Крехки и използвани за изработка на инструменти за обработка на чугуни и специални стомани.

5.Диамант - висока твърдост и износоустойчивост но прекалено крехък. Използва се за инструменти за окончателна обработка и за заточване на абразивни металообработващи инструменти.

6.Абразивни инструменти - Изградени са от голямо количество, разположени безпорядъчно, имащи неправилна форма твърди естествени или изкуствени кристали, притежаващи режещи ръбове с висока твърдост. За изработка на тези инструменти се използват:

Естествени абразивни материали - корунд(90%Al2O3) с примеси от кварц и други материали; шмиргел(60%Al2O3 и 40% железни окиси) по-евтини и с по-малка твърдост от

корунда.Изкуствени абразивни материали Карборунд(получава се от кварцов пясък, въглища, силициев карбид и

примеси). Притежава висока твърдост и в зависимост от производството бива ЗЕЛЕН КАРБОРУНД(КЗ) използува се за обработка на твърди сплави и металокерамични материали; ЧЕРЕН КАРБОРУНД(КЧ) притежава по-висока якост и се използува за шлайфане на цветни материали и сплави както и за обработка на чугун.

Електрокорунд(получава се от боксит и въглища). В химическия му състав има двуалуминиев триокис и алуминиев карбид. Произвежда се в две търговски марки НОРМАЛЕН(ЕН, алунд), БЯЛ(ЕБ, коракс).

Боров карбид(боров окис и въглищен прах) притежава най-високата твърдост. Използува се за заместител на диаманта.

Абразивните инструменти се изработват главно с два вида свръзка - органична(бакелитова, вулканитова, шеллакова) и неорганична(керамични, магнезитови, силикатни). Всички абразивни инструменти се изработват по метода на праховата металургия. Като правило при работа с меки материали се използуват твърди дискове с здрава връзка на абразивните зърна и обратно.

КЛАСИФИКАЦИЯ НА МЕТОДИТЕ ЗА ОБРАБОТКА НА ДЕТАЙЛИТЕ В МАШИНОСТРОЕНЕТО

МЕТОДИ НА ОБРАБОТВАНЕ ЧРЕЗ СНЕМАНЕ НА СТРУЖКА1.Струговане - за обработка на външни ротационни повърхност(обстъргване), а

също и за обработка на челни повърхнини(подрязване). Сруговането може да бъде: обелващо, грубо, получисто, чисто и финно. В зависимост от желаната точност обработката може да се извърши на един или няколко прехода. Най-често използваните машини са универсалните, многоножовите , револверни стругове и едновретенни и многовретенни машини.

Струговане Обелващо Грубо Получисто Чисто ФиноТочност в класове по БДС под 9 5 - 9 4 - 5 3 - 4 2(1)Грапавост в класове по БДС

под V1 V1 - V3 V2 - V4 V4 - V6 V7 - V9

49

2.Разстъргване - струговане на вътрешни ротационни повърхности. Разстъргването може да бъде: обелващо, грубо, получисто, чисто и фино. Като операция е приложимо главно за обработка на отвори, конусни и профилни отвори.

3.Стъргане и дълбане - за обработка на равнинни повърхнини и зъбни колела. Стъргането се извършва върху хобел, шепинг и зъбостъргателни машини. Дълбането се извършва върху щос и зъбодълбачна машина. Не производителен метод.

Стъргане Обелващо Грубо Чисто ФиноТочност в класове по БДС под 7-9 5 - 7 4 - 5 3(2)Грапавост в класове по БДС V1 - V3 V4 V5 - V7 V7 - V8

4.Фрезоване - за обработка на равнини външни, ротационни и профилни повърхности включително и за нарязване на резби и зъбни колела. За целта се използват хоризонтални и вертикални фрезови машини .

Фрезоване Грубо Получисто Чисто ФиноОтклонение от равнинност на 1м. дължина в милиметри

0,15 - 0,3 0,1 - 0,2 0,04 - 0,08 0,02 - 0,04

Грапавост в класове по БДС V2 - V4 V3 - V5 V4 - V6 V6 -V8

`5.Свредловане - първа операция за обработване на отвори в плътен материал или за увуличаване на диаметрите на вече изработени отвори. Отвори с диаметър под 30мм се обработват на един проход, а тези с диаметър над 30мм се обработват на два прохода.

6.Зенкероване - за обработка на отлети или предварително обработени отвори, а също и за зачистване на челни повърхности. С тази обработка се постига изправяне на оста на отвора и подобрява точността на отвора.

7.Райбероване - за чисто и точно обработване на отвори след свредловане, зенкероване или разстъргване. Извършва се ръчно или върху пробивна или разстъргваща машина. Ръчното райбероване е най-точно но много не производително. Райбероването се извършва на един или два прехода.

Райбероване Грубо Чисто ФиноТочност в класове по БДС 3а - 3 2а 2(1)Грапавост в класове по БДС V6 - V7 V7 - V8 V8 -V9

8.Протегляне- за обработка на канали и отвори с различна форма на напречното сечение, а също и за обработка на равнини, профилни и външни ротационни повърхнини. Метода е приложим и за обработка на зъбни колела. Обработваните чрез протегляне повърхнини могат да са обработени предварително или не обработени. Разновидност на протеглянето е прошиването - обработка приложима само за обработка на отвори.

9.Шлифоване - за обработка на външни и вътрешни ротационни повърхнини, равнини и профилни повърхности(включително зъбни колела и резби)

Кръгово шлифоване Обелващо Грубо Чисто ФиноТочност в класове по БДС под 4 3а - 3 2а - 2 2 - 1Грапавост в класове по БДС V5 - V6 V5 - V7 V7 - V8 V8 - V10

Постигането на по-голяма точност на размерите и по-висока гладкост зависи от правилното съчетаване на големината на надлъжното подаване, периферната скорост на изделието и броя на двойните надлъжни ходове.

Шлифоване с абразивна лента - за обработка на профилни повърхности, пръти, тръби и други цилиндрични детайли.

ШЛИФОВАНЕТова е процес подчинен на общия процес на рязане. Стружката получена при

шлифоването макар и с малки размери има подобна форма и условия на отделяне както при другите начини на рязане. Всички други явления - деформация на метала при рязане, топлоотделяне и др., присъщи на процеса рязане, се наблюдават и при

50

шлифоването. Основните методи на шлифоване, които намират приложение в машиностроенето са:

1.Кръгло шлифоване:а) външно кръгло шлифоване с надлъжно(осово) подаване;б) външно кръгло шлифоване с напречно(врязване) подаване;в) външно кръгло безцентрово шлифоване;г) вътрешно кръгова шлифоване с надлъжно подаване;д) вътрешно кръгова шлифоване с напречно подаване;е) планетно;ж) вътрешно кръгло безцентрово шлифоване;

2.Плоско шлифоване:а) с периферията на шлифовачния диск;б) с челото на чашковиден инструмент;

3.Специално шлифоване;а) хонинговане;б) лепинговане;в) суперфиниш.

Абразивни инструменти.Материали за абразивни инструменти.

Абразивния инструмент се състои от шлифовачни зърна и свързващи вещества. Показателите по които става избора на абразивния инструмент и които представлява негова характеристика са:

а) вид и твърдост на абразивните зърна;б) зърненост;в) вид на свръзката.

Режещите зърна биват от : естествен и изкуствен материал. Естествени шлифовачни материали са кварца (SiO2), корунд и шмиргел (Al2O3) и диамант (С). Изкуствени шлифовачни материали са : изкуствения корунд, карборунд (SiC), боров карбид и изкуствен диамант.

Кварц - употребява се за изработване на пясъчни дискове за наточване на инструменти, а и за плоски абразивни инструменти за заточване. Намират много малко приложение.

Естествен корунд и щмиргел - имат еднакъв произход и се състоят от кристален Al2O3 , различават се само по чистотата на кристалите. Страничните примеси на шмиргела понижават твърдостта му и режещите му свойства, но поради това че е най-евтин навира най-голямо приложение. Корундът е доста скъп и с висока твърдост, но поради не винаги постиганата еднородност е намерил по-малко приложение.

Изкуствен корунд(електрокорунд) - кристален окис на алуминия (Al2O3), които се получава при стапяне в електрически пещи на смес в определени пропорции на боксит, глина, кокс и други материали. Среща се най-често в следните две разновидности:

а) Бял електрокорунд - съдържа 96 - 98% Al2O3 използва се там където се изисква особено чиста обработка с ниска температура в зоната на рязане;

б) Нормален електрокорунд(алунд) - съдържа 87% Al2O3. Притежава голяма твърдост, зърната му са с остри режещи ръбове и издържа на високи температури на

51

рязане (до 2050С0). Приложим е за изработка на иструменти за обработка на жилави стомани, ковък чугун и меки бронзове.

Карборунд - получава се при загряване до 2100 - 2300С0 на смес от кокс, кварцов пясък и други материали. Кристалите му са чист SiC. Съществува в две разновидности;

а) Зелен карборунд - 98% SiC . Много твърд(по-твърд и от корунда) но много крехък. Използва се за шлайфане на твърдосплавни инструменти;

б) Черен карборунд - 95% SiC. Използва се за шлифоване на крехки и с ниска якост на скъсване метали като: мед, месиг, алумин, крехки бронзове. Притежава голяма режеща способност дължаща се на неправилния му лом образуван от острите ръбове на шлифовачните зърна.

Боров карбид - изкуствен абразивен материал със съдържание на 85 - 98% кристалев боров карбид. Притежава много висока твърдост и се използва за производство на инструменти за заглаждане на твърдосплавни режещи инструменти.Режещата способност на абразивния инструмент зависи от разликата в твърдостта на обработвания материал и абразивните зърна на инструмента - колкото тя е по-голяма, толкова производителността на инструмента е по-голяма.

Зърненост на абразивните инструменти.Абразивния материал, добит по естествен или изкуствен начин представлява

големи късове кристал, който се раздробява в дробилни апарати, след което се подлага на почистване за отстраняване на примесите, изсушава се и зърната се сортират(фракциониране) по големина. След което се пресяват през сита и по хидравличен и оптичен път се разделят по-древните зърна. Едрината на зърната се бележат с номера от 5 до 320 и от М28 до М5 за микропрахове. Зърненоста на абразивния инструмент е числото, което показва крайния размер в микрометри на основната фракция от шлифовъчни зърна, шлифовъчен прах или микропрах, от които е изработен абразивния инструмент. Номерата от 10 до 320 отговарят на броя отвори в един цол дължина на ситата, с които се извършва сортирането на зърната. В милиметровата скала числото на зърненоста се смята в стотни от милиметъра. Абразивни материали с зърненост от 5 до 320 се използват за изработка на абразивни шлифовъчни дискове, а с номера М28 до М5 за изработка на пасти за заглаждане.

Свързване на зърната в диска.За свързващи материали се използват главно неорганични материали като: керамични, силикатни и магнезитови, в по-малка степен органични като: бакелитова, вулканитова и шеллакова. Най-широко приложение намират абразивните инструменти изработени на основата на керамична и какелитова свръзка.

Инструменти на керамична основа позволяват работна скорост на въртене до 35м/сек. поради високата си крехкост.

Абразивни инструменти изградени на бакелитова основа могат да работят при предварително шлифоване със скорост до 50м/сек. и до 65м/сек. при отрязване поради високата си якост. Използват се за шлифоване на отговорни изделия от закалени стомани, режещи инструменти(свредла, райбери, фрези) за шлифоване на резби и за изработка на хонинговачни камъни.

Вулканитовата и шеллакова свръзка, придават голяма жилавост на абразивния инструмент, като позволяват изработката на абразивни дискове с дебелина 0,8мм. и диаметър до 150мм. за рязане на метал.Основния им недостатък е малката им порестост огнеупорност (до 130-180С0) и способността да се “замазват” при работа.

52

Магнезитова и силикатна свръзка, почти не се използва за изработка на абразивни инструменти поради това че притежава ограничена якост, малка производителност и много ниска твърдост.

Твърдост на абразивния инструментПод твърдост на абразивния инструмент трябва да се разбира не твърдостта на зърната, а съпротивлението, което оказва свръзката срещу изкъртване на отделните зърна от повърхността на инструмента под действие на външните сили(сили на рязане, действащи върху отделните зърна). Твърдостта е стандартизирана в 7 групи.

Наименование на твърдостта на инструмента

Означения на групите по ГОСТ3751-47

Означение на групите по Нортон(за Европа)

Меки М1, М2, М3 H, J, YСредно меки СМ1, СМ2 K, L

Средни С1, С2 M, NСредно твърди СТ1, СТ2, СТ3 O, P, Q

Твърди Т1, Т2 R,SМного твърди ВТ1, ВТ2 T, V

Извънредно твърди ЧТ1, ЧТ2 W, Z

СТРУКТУРА НА АБРАЗИВНИЯ ИНСТРУМЕНТПредставлява количественото съотношение между абразивните зърна, свръзката

и порите в единица обем. Структурата на абразивния инструмент се означава с номера от 1 до 12 или от 1 до 15. С 1 се означават най-плътните а с 12, респективно 15 най-порестите абразивни инструменти. Абразивните инструменти които са с по-висока порестост, по-добре отвеждат стружката и са по-малко склонни към замазване на работната повърхност. Такива инструменти е по-целесъобразно да се използват при по-голяма дъга на контакт при шлифоване(вътрешно и плоско шлифоване).

Стандартно означение на инструмент за шлифованеОначение Материал на

зърнатаЗърненост Твърдост Свръзка Плътност на

структуратаЭ46СМ1К5 електрокорунд № 46 СМ1(средно

меки)К(керамична) 5(средно плътна

структура)

Поддържане на режещите способности на абразивния инструмент. Самонаточване, изправяне.

При работа абразивния инструмент се затъпява. Затъпяването се характеризира с появата на прегрети петна по обработваната повърхност, влошаване на качеството на обработваната повърхност, издаване на глухи звуци при триене и удар, увеличаване на разхода на мощност за рязане, поява на лъскави петна, които са признак за метални включвания и др. В зависимост от свойствата на шлифовачния диск, главно от твърдостта и свръзката, той може да работи с постепенно затъпяване, със самонаточване и със затъпяване и частично самонаточване. Режещите свойства на абразивния инструмент се възстановяват чрез изправяне. За изправяне на абразивния инструмент се използват инструменти с назъбени ролки от твърди стомани, вълнообразни дискове от циментована и закалена стомана, твърди карборундови дискове и държачи с диамантен връх. Изправянето на инструмента става след като е работил от 5 до 25 минути. При обработката на зъбни колела абразивния инструмент

53

се изправя по-често. За добро и чисто шлифоване съществено влияние оказва дълбочината на подаване която се движи в границите показани на таблицата.

Вид на обработката Обработван материал Подаване(мм)Предварително(черно)шлифоване

Незакалена стомана 0,015 - 0,07Закалена стомана 0,01 - 0,06

Чугун 0,02 - 0,08Чисто шлифоване

Незакалена стомана 0,005 - 0,015Закалена стомана 0,005 - 0,015

Чугун 0,005 - 0,018

Периферната скорост на шлифовалния диск трябва да има следните препоръчителни стойности.Обработван материал Скорост на диска, m/s

предварително шлифоване чисто шлифованеСтомана 25 - 30 30 - 40

Чугун 18 - 23 20 - 25

Методи на шлифоване.Външно кръгло шлифоване - обработвания детайл се закрепва между

центри или в патронник. Шлифовалния диск извършва главното движение - въртеливо, а обработвания детайл извършва две подавателни движения - кръгово и праволинейно.

Вътрешно кръгово шлифоване - шлифовачния диск се поставя в отвора на изделието. Шлифовачния диск извършва въртеливо движение около собствената си ос и праволинеино подавателно движение(надлъжно подаване) успоредно на оста на изделието.

Безцентрово шлифоване - изделието се обработва без закрепване в патронник с два диска, работещ и водещ.

Плоско шлифоване - съществува в две разновидности: шлифоване с периферията на шлшфовачния диск и шлифоване с челото на диска. И двата метода се осъществяват на машини на които масата извършва възвратно постъпателно или кръгово движение.

Хонинговане (заглаждане с абразивни камъни) - процес на тънко шлифоване на отвари и валове. Режещия инструмент извършва едновременно въртеливо и възвратно -постъпателно движение.

Лепинговане (притриване) - процес на фино заглаждане с абразивна паста или абразивен диск.

Суперфиниш (свръхзаглаждане) - извършва се чрез дискове, при които се отстраняват микронеравностите. Обработвания детайл извършва въртеливо движение а обработващия инструмент - възвратно постъпателно движение.

Полиране - обработка на повърхностите с абразивна паста за получаване на чиста блестяща повърхност.

10. Притриване - метод за довършващо обработване на детайли и повърхности с постигане на висока точност на размерите и клас на грапавост. Притриването се извършва с абразивен прах смесен със смазка и нанесен върху повърхността на притира, който с известно налягане обработва повърхността.

11.Хонинговане - разновидност на притриването. Преди всичко за довършваща операция при обработка на цилиндрични отвори, но е приложим и за къси външни цилиндрични повърхности(шийки).

54

12.Свръхизглаждане(суперфиниширане) - довършителна обработка с постигане на най-висок клас на грапавост. За целта се използват специални абразивни блокчета монтирани на носач. Процеса протича при обилно охлаждане.

13.Механично полиране - довършителна обработка. Извършва се от еластичен бързо въртящ се диск с нанесен върху него абразив смесен с гъста смазка.като абразив се използва електрокорунд, железен триокис(за стомани и чугуни), хромов окис(за цветни метали и сплави).

14. Абразивноструйно обработване - към обработваната повърхност се насочва струя от суспензия от вода с абразивен прах, премесени с въздух под налягане. След тази обработка се получава гладка матова повърхност без характерните за шлифоването надирания по обработваната повърхност. Върху процеса най-съществено влияние оказва ъгъла на атака, налягането, скоростта на изтичане на струята, едрината и вида на абразивните частици, концентрацията на абразив в суспензията. Крехки материали се обработват под ъгъл 90 градуса, а пластични материали под ъгъл 45 градуса.

МЕТОДИ ЗА ОБРАБОТКА БЕЗ СНЕМАНЕ НА СТРУЖКА.Методите за този вид обработка се характеризират с това, че формообразуването

и размерообразуването се осъществяват чрез пластично деформиране на повърхностния слой на материала в студено състояние. Получава се по-голяма точност на размерите и повишава миктотвърдоста и класа на грапавост на обработваната повърхност.

1.Калиброване на отвори - обработка на отвори с гладък(без режещ ръб) дорник или сфера, които принудително преминават през отвор с определена стегнатост. При този тип обработка се постига увеличение на точността на размерите с 30 - 35%, наклепване на повърхностния слой на материала на дълбочина до 0,5мм, увеличаване на твърдостта с20 - 40%, повишаване на износоустойчивостта. При този вид обработка съществено влияние оказва мазането, което при неправилно подбиране може да доведе до влошаване на резултатите от калиброването.

2.Валцоване с гладки ролки - осъществява се с гладка, свободно въртяща се ролка(или няколко ролки), с помоща на сфера(или няколко сфери), като се притискат с определена сила към обработваната повърхност.

3.Наклепване на металната повърхност - метод на пластично деформиране на материала чрез многократни удари. Съществуват следните разновидности на този метод:Наклепване чрез изчукване (много рядко се използва поради това че операцията е ръчна и не може да се гарантира равномерност на обработването).Дробинково наклепване(дребноструйна обработка).

Наклепване със сфери(центробежно дробинково наклепване).

55

МЕХАНИЧНА ЧАСТ НА ТПС. УСТРОЙСТВО, ПОВРЕДИ И РЕМОНТ.

В съвременните конструкции на дизелови локомотиви най-голямо разпространение са получили локомотивите с талигово изпълнение на ходовата част, поради предимствата на талиговите локомотиви пред локомотивите без талиги или още наричани – локомотиви с твърди рами. Преди всичко разходите за конструиране, построяване и ремонт на талиговите локомотиви са по-малки, отколкото на локомотивите с твърда рама. Талиговите локомотиви са по-подходящи за агрегатно възловия метод на ремонт и имат по-добри динамични качества.

Талигите са ходовата част на локомотива и чрез тях се осъществява взаимодействието между локомотива и железния път. На талигите действуват:

вертикалната статична и динамична силата на теглото на коша и обо-рудването в него;

теглителните и спирачните сили; хоризонталните напречни сили при движението на локомотива в прави и

криви участъци на железния път; силите, възникнали от неравностите на железният път;

В процеса на движени под въздействието на динамичните натоварвания, ветрова сила и други смущаващи фактори (галопиране, подскачане) кош на локомотива се

56

отклонява от нормалното си положение, като предава тези сили чрез талигите на железния път. Ето защо от конструкцията на талигите до голяма степен зависи плавността на хода на локомотива и другите динамични качества.

Талигите могат свободно да се преместват в определени конструктивно и технологично граници относно рамата на локомотива при преминаване през кривите участъци на железния път. Талигите са конструирани така, че междуосовото разстояние е много малко в сравнение с дължината на главната рама на локомотива и затова в тях се монтират неподвижни колооси, което опростява конструкцията, при локомотиви с голяма база на талигите – триосни или с повече оси задължително във всяка талига се прави свободно установяваща се което подобрява вписването на локомотива в кривите и намалява износването на ходовата част на локомотива. Малкото междуосие на талигите осигурява свободно преминаване на локомотивите през криви с малък радиус. Локомотивите с талиги имат значително по-спокоен ход, отколкото безталиговите локомотиви.

Талигите на локомотивите трябва да имат: малка маса; да позволяват удобно да се размества оборудването и максимално да се

използува сцепната маса; да имат голяма експлоатационна надеждност и да осигуряват движение с

големи скорости.Талигите на дизеловите локомотиви серия 04 са двуосни, безчелюстни,

рамата има кутиообразна форма с променливо сечение по дължината на надлъжните греди и е изцяло заварена конструкция. Двете талиги на локомотива са взаимозаменяеми и в зависимост от мястото на монтиране на груповия и индивидуалния колоосен редуктор имат външна и вътрешна страна. Към рамата са монтирани бункерите на пясъчната инсталация, спирачните цилиндри, колоосите с буксовите водачи и колоосните редуктори (групови и единични), карданните валове, листовите ресори и др.

Рамата на талигата представлява цялостно заварена конструкция от стоманена ламарина.

Талига на дизелов локомотив серия 06 са триосни, централноболтови, с шпинтонно водене на буксите и са свързани помежду си с междуталигов съединител Предназначението на последния е да улесни вписването на дизеловия локомотив в кри-вите участъци на железния път.

Талига на локомотив 06

57

Ресорното окачване е двустепенно. Първата степен е изпълнена с винтови пружини и балансери за връзка между пружините. Централната степен е изпълнена с четири по два от всяка страна листови ресора.

Рамата на талигата е заварена конструкция от стоманена ламарина и валцувани стоманени профили. Надлъжните греди имат двойно Т-образен профил и са усилени в местата на закрепване на буксовите водила. Челните греди имат затворено правоъгълно сечение с дебелина на ламарината 10—14 мм.

Рама на талигата на локомотив серия 06Централноболтовата греда е изработена чрез заваряване от стоманена ламарина.

В средата й е оформен отвор за легло на централния болт. На централноболтовата греда е укрепен един тягов електро двигател а на другата напречна греда са укрепени другите два.

Лагерът на централния болт е монтиран в отлятата от стомана кутия, заварена към талиговата рама . Лагерът се състои от бронзовата сферична втулка , която отвън се обхваща от сферичния лагер , състоящ се от две черупки. Този лагер е от стомана и двете му части се свързват помежду си посредством четири болта. Цялата лагерна кутия е напълнена с масло, нивото на което се контролира с пръчка.

Талигите на дизелов локомотив серия 07 са триосни, взаимозаменяеми безчелюстни и централноболтови. Ресорното окачване е едностепенно, нос голямо статично провисване. Изпълнено е от винтови пружини, монтирани по два комплекта във всеки буксов възел, което обуславя шесточково окачване на рамата. Между всяка букса и рамата има по един фрикционен гасител на колебания. Колоосите имат лети дискови колела с бандажи и едностранно разположено голямо зъбно колело от колоосния редуктор с еластичен венец. Натоварването от главната рама на талигата се предава посредством четирите ролкови опори . Тези опори допускат напречно изместване на талигите спрямо главната рама. Главната рама е свързана с талиговата рама посредством централния болт , който допуска напречно изместване на талигата спрямо коша. За да се получи нелинейна характеристика на връзката на главната рама с талигата, централният болт е снабден с пружинно възвръщащо устройство. Последното работи паралелно с ролковите опори и влиза в работа, след като талигата се измести аксиално.

58

Талига на локомотив серия 07Всяка букса е снабдена с триещ гасител на колебанията. Буксите са безчелюстни

и са свързани с рамата на талигите посредством подвеските с металогумени съединения. Рамата на талигата е отлята и заварена конструкция. Тя се състои от двете надлъжни греди , двете вътрешни напречни греди , външната напречна греда , отлятата централноболтова греда , конзолите за хоризонталните подвески, гредите за укрепване на тяговите електродвигатели и др. Всички надлъжни и напречни греди са с правоъгълно сечение.

Талигите на дизелов локомотив серия 55 са двуосни, с централен болт и шпинтонно водене на буксите. Рамата им е изцяло заварена конструкция. Към рамата на талигата са монтирани груповият и индивидуалният колоосен редуктор, колоосите, буксите, апаратът и дюзите за мазане на ребордите, моментните опори, спирачните цилиндри, елементите на лостовата спирачна, система, елементите на ресорното окачване и др.

Рамата на талигата представлява заварена конструкция от стоманени листове ламарина и отлети стоманени части. Тя се състои от двете надлъжни греди, двете напречни греди и централноболтовата греда. Двете надлъжни греди са заварена конструкция от стоманена ламарина и в двата си края имат отвори, в които се закрепват челните напречни греди. Средната част на надлъжните греди е от лята стомана и служи за опора на металогумените пакети, върху които ляга кошът на локомотива. От долната страна на надлъжните греди са заварени по четири фланеца за закрепване на водилните палци на буксите. От външната страна на надлъжната греда са заварени планките, които служат за монтиране на гасителя на колебанията

Талига на локомотив серия 55

59

Рама на талига на локомотив серия 55Талигите на дизелов локомотив серия 75 са двуосни, челюстни и с

централен болт. Рамата им е заварена конструкция. В рамата на талигата са монтирани колоосите , груповият колоосен редуктор , индивидуалният колоосен редуктор , буксите , спирачните цилиндри , лостовата спирачна система , моментните опори , пружините на ресорното окачване, пясъчните бункери , пясъчните тръби и др.

Ресорното окачване е двустепенно с винтови пружини и в двете степени. Пружинните комплекти във всеки буксов възел са балансерно свързани. Централната ресорна степен е разположена върху рамата на талигата, като над пружинните комплекти са разположени плъзгащи се странични опори на коша за предаване на вертикални сили и осигуряват завъртането на талигите. В централната степен има хидравличен гасител на колебания.

Колоосите имат валцовани дискови колела с бандажи. Във всяка букса има два двуредни самонагаждащи се лагера Воденето на буксата е челюстно.

Рамата на талигата представлява заварена конструкция от две надлъжни греди, свързани помежду си с две челни греди и централноболтова греда . Надлъжните греди са с правоъгълно затворено сечение и към тях са заварени конзолите , които водят буксите. Между конзолите на буксите от долната страна на надлъжните греди са заварени опорните пети . От горната страна са заварени водилата за направляване на първата степен на ресорното окачване. Странично на надлъжните греди са заварени конзолите с водила, в които се разполагат спирал ните пружини с опорните пети на първата степен на ресорното окачване. Кутията на опорните пети странично се ограничава от отбивачките .

60

Талига на локомотив серия 75Бойгниотталига на дизелов локомотив серия 52. При дизеловите локомотиви

серия 52 четирите колооси са групирани и свързани две по две в своеобразни талиги, наречени бойгниотталиги , които водят колоосите в кривите участъци на железния път. Първата и втората колоос, респ. третата и четвъртата колоос, са свързани помежду си чрез надлъжната греда (дайаксел) . В двата си края тази греда има глави с отвори, чрез които се свързва шарнирно с колоостта. Свързването се осъществява чрез цапфата , поставена в лагерните отвори на конзолния лагер , като главата на лоста влиза в болта и се задържа неподвижно по отношение на вилките на конзолния лагер чрез притискащата втулка и сферичния лагер .

Бойгниотталига на дизелов локомотив серия 52

61

Буксовите шийки са от вътрешната страна на колелата. На тях са монтирани по два цилиндрични ролкови лагера. Буксите са отлети от стомана и се състоят от две части.

Електрически мотрисни влакове 32 имат два вида талиги. Талигите на тракционния вагон са двуосни, с челюстно водене на буксите и двустепенно ресорно окачване. Талигите не са взаимозаменяеми, поради монтирането на предната талига на елементи от спирачната система и скоростомера. Рамата на талигата има “Н-образна” форма и е щампована и заварена. Надлъжните греди на талигата имат правоъгълно сечение. Към надлъжните греди са заварени буксовите челюсти и опорите за подвеските на централното окачване. На напречните греди са заварени конзолите за тяговите двигатели и конзолите за окачване на колоосните редуктори.

Талига на електрически мотрисен влак серия 32

Ресорното окачване е двустепенно – буксово и централно. Буксовото окачване се състои от винтови пружини и фрикционен демпфер. На всяка букса са разположени по две пружини, укрепени на краищата на шарнирно захванати към корпуса на буксата балансери. Централното окачване е люлково. Състои се от четири подвески свързани шарнирно към надлъжната греда на талигата, носач окачен на подвеските и два комплекта двойни цилиндрични пружини разположени върху носача. Върху пружините се опира надресорната греда, свързана с рамата на талигата чрез теглични прътове и сайленблокове изпълняващи ролята на шарнири. В ресорното окачване паралелно на централната степен работят наклонени хидравлични гасители на колебания.

Талигите на електрическите локомотив серия 43,43Р са двуосни, с двустепенно ресорно окачване и хидравлични гасители на колебания. Тяговите двигатели са два, захванати към рамата на талигата – опорно раменно. Рамата на талигата е изцяло заварена конструкция и се състои от две надлъжни греди и две челни греди с напречник в средата служещ за укрепване на централния болт. На челните греди са разположени конзолите за захващането на тяговите за двигатели. В надлъжните греди са запресовани цилиндричните направляващи щанги на буксите. От вътрешната страна на надлъжните греди са разположени подвеските за вторичното

62

ресорно окачване. Първичното ресорно окачване е изпълнено от цилиндрични винтови пружини, разположени от двете страни на буксата. Във всяка пружина има направляваща втулка със сайлен-блок, в която влиза направляващата щанга на буксата.

Талига на електрически локомотив серия 43Вторичното ресорно окачване на локомотивите представлява група от винтови

пружини с паралелно включени хидравлични гасители на колебания. Напречното обресоряване се осигурява от дълги вертикални кобилици, укрепени на призматични опори. Колоосите са спицови, бандажни. Буксовите лагери са два за всяка букса, и са цилиндрично-ролкови.

КОЛООСИ И БУКСИ НА ЛОКОМОТИВИТЕКолоосите са едни от най-отговорните възли на локомотива, от тяхното

техническо състояние зависи безопасността на движението на подвижния състав. Колоосите служат да поемат натоварването от рамата на талигата, респ. от главната рама (при не талиговите локомотиви), посредством елементите на ресорното окачване, буксите и лагерите и да го предадат на пътя. Освен това колоостта възприема динамичните натоварвания, предизвикани от неравностите на пътя както във вертикално, така и в хоризонтално направление и също оказва въздействие на железния път. При реализиране на теглителната сила и при спиране в зоната на контакта с релсите се образуват тангенциални сили, в резултат на които бандажът на колоостта се износва.

Във всички видове локомотиви осите и колелата са свързани неподвижно (чрез пресова сглобка) помежду си и образуват здрава неподвижна конструкция. При тази конструкция едновременно с колелата се въртят и осите, а лагерите с буксите са непо-движни. В зависимост от конструктивното изпълнение на колоосите те биват:

63

бандажни и безбандажни. Всяка бандажна колоос на локомотив се състои от следните основни части:

Ос; Диск, звезда; Бандаж; Осигурителен пръстен.

Бандажна колоосБезбандажната колоос се състои от:

Ос; Колело.

Колоосите на локомотивите могат да бъдат класифицирани по следните признаци:

С плътни и кухи оси– преобладаващата час от локомотивите са с плътни оси. Във високоскоростните локомотиви колоосите са кухи, като по цялата дължина на оста е изработен отвор с диаметър 30-7-мм. Отвора не намалява носещата способност на оста защото е изработен близо до неутралната линия на остта. Това конструктивно изпълнение води до понижаване теглото на оста с 20%;

Осикуха ос, плътна ос

64

Лети звезди за локомотиви. са изработени от стомана 25Л І І и 25Л І І К. След окончателната механична обработка центрите се подлагат на статично и динамично балансиране.

а б

Звезда – лята

Разновидност на дисковите валцовани колела са цяловалцованите (безбандажни).Същите са известни още под наименованието – колела тип моноблок. Това са

колела с най-ниска маса и са подходящи за високоскоростен подвижен състав. При опорно –осево окачване на тяговия двигател, средната част на оста е

изработена така, че в нея са оформени шийките за плъзгащите лагери с които тяговия двигател лагерува върху оста. За целта се използват двуделни плъзгащи лагери с капилярно мазане Едновременно с това в единия край на оста е оформена шийка за запресоване на

голямото зъбно колело от тяговия редуктор с които се предава въртящия момент от тяговия двигател на колоостта.

Звездите запресовани върху оста са изработени от стомана.

Унифицирана колоос за опорно осево окачен тягов двигател

65

При опорно-раменно окачване на тяговия двигател, средната част на оста на колоостта конструктивно е оформена без шийките които имаме при опорно-осево окачване. При този тип оси имаме само оформена шийка в единия край за запресоване на голямото зъбно колело от тяговия редуктор.

Колоос на локомотив ТЕП-60

Характерното за колоостта на е, че тяговия двигател, заедно с редуктора и вала са окачени на три точки към рамата на талигата. Колоостта се върти с помощта на еластични съединители, разположени от двете страни. За намаляване на масата на колоостта по неутралната ос е пробит отвор с диаметър 70мм.

При локомотиви с групово задвижване на колоосите – от един тягов двигател, водимите зъбни колела са разположени от външната страна на колелата, а буксите са разположени от вътрешната страна на колелата.

При локомотиви с МПС, ХМПС, ХПС предавателна система в които предаването на въртящия момент от ходообръщателя до колоостта става чрез групови и единични колоосни редуктори и карданни валове, в средната част на осите на колоосите са изработени леглата върху които се запресоват търкалящите лагери върху които лагеруват корпусите на колоосните редуктори. Едновременно с това в средната част на оста е изработена и шийката върху която се запресоват големите зъбни колела на редукторите.

При локомотиви с щангово задвижване на колоосите, оста на колоста е оформена така, че шийките за буксите са разположени от вътрешната страна на колелата Фиг. 12.

66

Колоос на локомотив със щангово задвижванеНай-отговорната част на колоостта е оста, която работи при въртенето на колоста

по симетричен знакопроменлив цикъл, т. е. при всяко завъртане на колоостта напреженията на огъване изменят своя знак, което довежда до умора на материала. Високите скорости на движение на локомотива предизвикват повишени динамични натоварвания на осите и увеличават възможността за тяхното разрушаване от умора на материала. При натоварване на осите по симетричен цикъл е особено опасна концентрацията на напреженията, която се появява в местата на преход от едно сечение към друго.

Осите имат най-различно конструктивно изпълнение в зависимост от разположението на буксовите лагери, зъбните колела и устройството на колоосното задвижване. Обикновено осите имат удебелени подглавинни части, върху които се набиват дисковете (звездите) на колелата Фиг. За да се избегне голямата концентрация на напреженията, всички преходи от един диаметър на оста към друг се правят с плавни криви и голяма чистота на обработката. Особено голяма концентрация на напреженията в осите се получава в местата на запре-соване на дисковете (звездите) и зъбните колела.

67

Унифицирана ос за дизел-електрически локомотив с опорно осево окачен тягов двигател

Осите на локомотивите се изработват от валцувана въглеродна стомана в състава на която влизат: С 0,42-—0,50%; Мп 0,60—0,90о/0; Сг не повече от 0,3%; Ni не повече от 0,3%; Си не повече от 0,25%; Р не повече от 0,04%.

На външната повърхност на заготовката (на блока), от която се валцува оста, не трябва да има пукнатини, разслоявания и други дефекти. Осите се изковават, а след това се нормализират и отвръщат. След грубата обработка оста се подлага на фино струговане. Шийките, предподглавинната част и подглавинната част се шлифоват, а шийките, върху които се монтират буксовите лагери, се закаляват (Фиг.14). За да се повиши якостта на умора, шийките се подлагат на повърхностно уякчаване.

Унифицирана вагонна ос

Повърхностното уякчаване води до двукратно увеличаване на износоустойчивостта на обработената повърхност. С цел намаляване на теглото на колоста и от там на необресорените маси в конструкцията на локомотива се използват и кухи оси за колоосите на локомотивите.

Всяка ос се маркира върху челната час на оста която дава информация за : Завод производител; Материал; Година на изработване; Номер на отливката; Администрация собственик; Номер по ред на изработване; Печат на приемчика.

По цилиндричната си част дисковете (звездите) на колоостта се подложени на значителни натоварвания от формираната пресова сглобка между диск(звезда) с бандажната гривна. Звездите се изработват чрез отливане от специална въглеродна стомана. Съдържанието на сяра не трябва да превишава – 0,045%, а фосфорът не повече от 0,04%. За премахване на вътрешните напрежения и за получаване на дребнозърнеста структура на метала след отливането звездата се подлага на отвръщане.

Дисковете се изработват чрез валцоване. Валцованите дискови безбандажни колела се изработват от мартенова стомана чрез механична обработка. За производството на дискове се използват два вида стомани със съдържание на сяра – 0,5-0,6% и 0,55-0,7%. И при двете стомани съдържанието на силиций е 0,15—0,35%, на манган 0,60—0,90%, на сяра —не повече от 0,05% и на фосфор— не повече от 0,04% и

68

0,05%. Тези колела в сравнение с бандажните имат по-малка маса, по-евтини са за изработване и при тях не съществува проблемът „разхлабен бандаж".

Бандажната гривна представлява най-често сменяния детайл на колоостта вследствие на износването му в процеса на взаимодействието му с релсата. Бандажната гривна се изработва от стомана със съдържание на въглерод не-повече от 0,65%.

Износоустойчивостта на безбандажните колела е по-малка, отколкото на бандажните и те по-често излизат от строя поради износване на кръга на търкаляне. След достигане на пределното износване безбандажните колела се преработват на дискове (звезди) и върху тях се набиват бандажи. В Япония вагоните на високоскоростните секции се използуват валцувани безбандажни колела със закалена повърхност по кръга на търкалянето, което увеличава твърдостта и якостта на умора. При закалката колелата се нагряват до 840° С и кръгът на търкаляне се закалява в специално устройство чрез разпръскване на вода.

Дисковете (звездите) се монтират на оста чрез пресова сглобка в студено състояние със сила 590—1500т с помощта на хидравлична преса. Необходимата стегнатост между шийката и вътрешния диаметър на диска (звездата) трябва да бъде 0,25—0,35 мм. Преди запресоването шийките на оста и отворът на главините щателно се почистват и смазват с растително масло. Маслото предпазва допиращите се повърхности от задиране, драскотини и заяждане, намалява коефициента на триене, предпазва метала на оста и главината на диска (звездата) от корозия, а впоследствие в резултат на полимеризацията на маслото се увеличава якостта на пресовото съединение (поради увеличаване на коефициента на триене). При запресоването на дисковете (звездите) върху осите се снемат диаграмите на запресоване, в които се отразява зависимостта между силата на запресоване и пътя, който оста изминава в главината на диска (звездата). От Диаграмите на запресоване се съди за състоянието на връзката колело-ос.

По характера на диаграмата се съди за качеството на запресоването и за подготовката на контактните повърхнини. При добре и точно обработени контактни повърхнини формата на контролната диаграма ще се приближава до теоретичната. Резките изменения на силата на запресоване в която и да е част на диаграмата свидетелствуват за неравности на допирните повърхнини на оста или на главината. Те-зи неравности предизвикват концентрация на напреженията и могат да доведат до счупване на оста. Затова такава пресова сглобка се смята за брак.

Рязкото изменение на силата на запресоване в началото на диаграмата свидетелствува или за неправилно изработване на пресовия конус на подглавинната част на оста, или за заобляне на вътрешните ръбове на челото на главината. Вдлъбнатостта на диаграмата се получава при запресоването на части, които имат по дължината си коничност на повърхнините за пресоване.

В някои железопътни администрации се използува горещо пресова сглобка на дисковете (звездите) с осите. За целта натягат между оста и отвора на главината се избира в границите 0,08—0,25 мм, дискът (звездата) се нагрява до температура 250° С, а подглавинната част на оста преди запресоването се намазва с авиационно масло. Контролът върху качеството на горещо пресовата сглобка се извършва с хидравлична преса чрез трикратно натоварване със сила 1400—1500 т. Извършените опити показват, че якостта на горещо пресовата сглобка е 1,5—2 пъти по-голяма, отколкото на студено пресовата сглобка. Като недостатъци на горещо пресовата сглобка на дисковете (звездите) върху осите могат да се посочат: невъзможност за снемане на контролна

69

диаграма на запресоването; по-трудно разпресоване на диска от оста; по-голям разход на енергия; увеличено време за извършване на пресовата сглобка и др.

За улесняване на разпресоването на набитите дискове (звезди) в отвора им към средата на главата се прави облекчителен околовръстен канал, в който през канал напречно на главината може да се подава масло под високо налягане. Маслото разширява главината, омаслява контактните повърхности и с това облекчава изваждането на диска (звез-дата) от оста.

В зоната на допиране на бандажа с релсата възникват напрежения от вертикалното статично и динамично натоварване, от хоризонталните надлъжни сили при реализирането на теглителната и спирачната сила и от други сили. Бандажите на колоосите трябва да бъдат еластични, за да издържат ударите при движението на локомотива. Бандажите се изработват чрез валцуване от специална бандажна стомана. Изискванията за твърдост и еластичност на бандажите в известна степен си противоречат едно на друго, защото за повишаване на твърдостта се увеличава съдържанието на въглерод в стоманата, което от своя страна довежда до намаляване на еластичността й.

За да имат бандажите едновременно голяма твърдост и еластичност, в стоманата се прибавят легиращи добавки и те се подлагат на термична обработка. Най-добри механични свойства имат хроммолибденовите, молибденовите й хромовите стомани. Бандажите, изработени от тези стомани, имат много добри механични свойства. Волфрамовите стомани са много подходящи за работа при продължително спиране поради голямата им топло и износоустойчивост. При избирането на стомана за бандажите се обръща голямо внимание на нейната стойност. Поради тази причина редица висококачествени стомани не се използуват при изработването на бандажи.

За бандажи се използуват стомани марка 60 I, 60 II и 60 III износоустойчивостта на стоманите се повишава с добавянето на Мп, а еластичността с Ni и Сг. Бандажите се изработват чрез валцуване и последваща термична обработка - закаляване и отвръщане.

70

Осигурителен пръстен

а-при монтаж, в-след развалцоване

Бандажна гривна а-профил на бандажа, б-износване на бандажа

.Бандажите се запресоват върху дисковете (звездите) в горещо състояние, като

се нагряват до температура 250—320° С в индукционно огнище. В студено състояние стегнатостта между диаметъра на диска (звездата) и вътрешния диаметър на бандажа трябва да бъде от 0,9 до 1,6 мм на всеки 1000 мм от диаметъра на диска (звездата). Аксиалното укрепване на бандажа върху диска (звездата) става с осигурителен пръстен. Той се изработва от фасонна стомана и се поставя в специален канал на бандажа в края на венеца, след което пръстенът се развалцова. Осигурителният пръстен се поставя, докато температурата на бандажа е по-висока от 150—180° С. За контролиране на пресовата сглобка на бандажа и диска от вътрешната им страна се поставя контролна резка с дълбочина 1 мм, която обхваща както бандажа, така и венеца на диска (звездата).

Изместването на резката показва, че бандажът се е разхлабил и е започнал да се превърта спрямо диска (звездата). Това се познава и чрез удряне с чук върху бандажа. При разхлабен бандаж се чува тъп звук, а при стегнат — ясен звук.

Колоосите на всички локомотиви в БДЖ използуваха бандажи, който има по повърхността на търкаляне два наклона— 1 :20 в средата и 1 : 10 в края . Конусността на бандажа облекчава вписването на колоосите в кривите участъци на пътя и осигурява центрирането на движението в кривите, а ребордите предотвратяват излизането на колоосите от релсите. Всеки бандаж се означава и щемпелува със следните знаци и печати:

завод-производител (условен номер); година на производството; номер на отливката; означение на материала; печат на приемчика; място за изпробване на твърдостта по.Бринел.

Съгласно ПТЕ колоосите на локомотивите трябва да отговарят на определени изисквания. Забранено е да се пуска в експлоатация и се включва във влакове подвижен състав с напречни и надлъжни пукнатини в която и да е част на оста, а също с из-носвания и повреди на колоста, които нарушават нормалното съотношение между пътя и подвижния състав, а именно:

Разстоянието между вътрешните челни повърхности на бандажите или венците на колелата не трябва да бъде по-голямо от1363 мм и по-малко от 1357 мм.

Височината на реборда, измерена над кръга на търкалянето, не трябва да бъде по-малка от 25 мм и по-голяма от36 мм.

Дебелината на ребордите на бандажите или колелата на колоосите( измерена на разстояние 10 мм от кръга на търкаляне, не трябва да бъде по-малка от 22 мм.

71

(Това предписание не се прилага за междинните колооси на талиги с повече от две оси и за междинните колооси на многоосни локомотиви и вагони без талиги.)

Стръмността на ребордите (критерий qR), измерена със специален шаблон или уред, одобрен от генералния директор на БДЖ ЕАД, не трябва да бъде по-малка от 6,5 мм при което не се допускат ръбове и развалцован материал в работната (външната водеща) повърхност на реборда до 2 мм от върха му.

Окопаване на работната повърхност на бандажите, чиято стрела е повече от 1 мм при ролкови буксови лагери и повече от 2 мм при плъзгащи буксови лагери.

Дебелина на бандажите, по-малка от предвидената за отделните серии ТПС (тягов подвижен състав) в „Инструкция за колоосите на ТПС".Останалите повреди по колоосите на тяговия подвижен състав, които

застрашават сигурността на движението на влаковете и граничните размери за експлоатация на тяговия подвижен състав на БДЖ за междурелсие 760 мм, се определят от съответната инструкция за колоосите.

БУКСИ И БУКСОВИ ЛАГЕРИ НА ДИЗЕЛОВИТЕ ЛОКОМОТИВИБуксите с монтираните в тях лагери посредством елементите на ресорното

окачване поемат натоварването от рамата на талигата, респ. от рамата на коша (при не талиговите локомотиви), и го предават на шийките на колоосите. Върху буксовите лагери действуват радиални и аксиални сили, поради което устройството на тези лагери трябва да бъде такова, че те да поемат и двата вида сили. Радиалните сили са тези, които се получават под действието на теглото на локомотива. Те представляват статичното натоварване и при напълно екипирай локомотив имат максимална стойност.

При движението на локомотива буксовите лагери и буксите получават допълнителни динамични натоварвания, които се получават при преминаване през релсовите връзки, стрелките и слабите места на пътя. Освен това върху буксовите лагери и буксите действуват радиални сили, теглителната сила, спирачната сила и силата от действието на калодките. Аксиалните сили, които действуват на буксовите лагери и буксите, се получават от силата на натиск, която релсите упражняват върху

72

ребордите на бандажите при движение на локомотива, особено при преминаване през криви участъци, кръстовини и стрелки.

Конструкцията на буксите е доста разнообразна. В зависимост от начина на укрепване на буксите към талиговата рама, респективно главната рама, те биват:

Челюстни; Челюстните букси се водят от странични направляващи изрези на рамата на

талигата или на главната рама. Съществен недостатък на челюстните букси е наличието на хлабина бужду буксовите направляващи и корпуса на буксата, което позволява преместване на буксата в напречно и надлъжно направление, което води до появата на лъкатушене на колоостта в правите участъци от пътя.

Чеюлстна букса с цилиндрични лагери.Корпуса на буксата е изработен чрез леене от стомана. Предния и задния капак на

буксата също са изработени чрез леене от стомана. Мазането на лагерите се извършва с помощта на грес която се поставя в буксата при процеса на монтажа и върху оста на колоостта.

Безчелюстни.

73

Унифицирани безчелюстни букси

Безчелюстните букси биват два типа : букси, които се свързват към рамата на талигата с подвески, комбинирани

с металогумени елементи; букси с цилиндрични направляващи (шпинтони)

В зависимост от типа на употребяваните лагери буксите биват с плъзгащи и с търкалящи лагери. Буксите с плъзгащи лагери се срещат в по-старите конструкции на дизелови локомотиви. Всички съвременни локомотиви всички букси с търкалящи лагери.

Предимствата на търкалящите лагери пред плъзгащите са: по-малко съпротивление при движение, особено при потегляне; по-ниски експлоатационни разходи (средно с 10—15 %); значително по-малки разходи за мазилни материали, отколкото при плъзгащите

лагери; по-голяма експлоатационна сигурност, тъй като загряването на търкалящите

лагери е много рядко явление; дълъг срок на експлоатация; не използуват цветни метали и др.

Един търкалящ лагер може да работи 25000—40 000 h в експлоатация или да пропътува 2-3 милиона километра.

В буксите на съвременните дизелови локомотиви се използуват търкалящи лагери с цилиндрични, бъчвообразни и конусни ролки Най-голямо разпространение са намерили лагерите с цилиндрични ролки, които понасят големи радиални натоварвания и позволяват голямо осово изместване (до 15—20 мм).

В локомотивния парк на БДЖ: букси с търкалящи лагери с цилиндрични ролки са дизеловите локомотиви

серия 07—00 и 52—00; букси с търкалящи лагери с бъчвообразни ролки са дизеловите локомотиви серия

06-00, 18—00, 55—00, 75—00 и 76—00.Ролковите лагери се монтират на шийката на оста по три начина:

чрез нагряване на вътрешния пръстен на лагера (горещо пресова сглобка); чрез запресоване в студено състояние със стегнатост 0,025—0,068 мм; с помощта на конусна втулка.

РЕСОРНО ОКАЧВАНЕ НА ЛОКОМОТИВИТЕТеглото на коша и рамата и на цялото оборудване на локомотива, разположено

върху рамата му, се предават чрез елементите на ресорното окачване (листови ресори, пружини, гумени елементи и др.) и буксите към колоосите. Конструктивното изпълнение на ресорното окачване може да бъде изпълнено:

само от листови ресори; само от винтови пружини; комбинация от листови ресори и винтови пружини;В болшинство от конструкциите на ресорното окачване листовите ресори и

пружините, са свързани помежду си с балансери и подвески. Това се прави, за да се изравни и преразпредели натоварването на колоосите в случаите на претоварване на отделни ресори и пружини във време на движение.

Ресорното окачване на дизеловите и електрическите локомотиви като цяло и неговите възли могат да се класифицират по:

материала на еластичния елемент - стомана, гума и пневматични елементи;74

броя на степените в ресорното окачване - едностепенно и двустепенно окачване; броя и разположението на еластичните елементи в дадената степен на ресорното

окачване — единично, двойно и тройно ресорно окачване;Основни елементи в конструктивно отношение при изпълнение на ресорното

окачване на локомотивите са листовите ресори, винтовите пружини, пневматични елементи и различни видове фрикционни и хидравлични гасители на колебания. Еластични елементи на ресорното окачване все по-голямо разпространение получава гумата, тя се характеризира не само с еластичността си, но и със способността си да поглъща енергията, която предизвиква колебания. Използуваните в някои конструкции на ресорни окачвания пневматични елементи имат свойството да изменят твърдостта си в зависимост от налягането на съдържащия се в пневматичния елемент газ, натоварването от пътя или от вертикалното натоварване предавано от коша на возилото. Правилният избор на параметрите на тези елементи позволява да се създаде конструкция с високи ходови качества и да осигури безопасно движение на локомотива в целия му скоростен диапазон.

Пружините работят или паралелно (при единичното ресорно окачване) с еднакво провисване, или последователно (при двойното и тройното ресорно окачване), или в комбинирано окачване с използуването на балансери. В случая на паралелно и едновременно включване на всички пружини тяхното провисване ще бъде еднакво, а общата сила се разпределя между трите пружини .

Ако пружините работят последователно, всяка пружина, подложена на действието на вертикалното натоварване, ще има провисване, обратно пропорционално на твърдостта, а общото им провисване ще бъде равно на сумата на отделните провисвания.

Листовият ресор се състои от няколко наредени един върху друг стоманени листа, ,които са хванати в средата със скоба. Листовете са с различна дължина, така че образуват греда с постоянна якост, която осигурява максимално провисване. Листовите ресори се изработват от валцувана стомана марка 55С2 , 60С 2.

Листовите ресори работят с напрежения, близки до границата на провлачването. Затова е необходимо точно да се спазва режимът на термичната обработка на листовете.

Преди монтажа на листовете в скобата на ресора те се проверяват на твърдост по Бринел. За стомана марка 55С2 твърдостта на ресорните листове след закаляването трябва да бъде НВ – 363-432. Голямото използуване на листовите ресори в ресорното окачване на локомотивите се дължи на тяхното свойство бързо да гасят възникналите от неравностите на пътя колебания Това се обяснява със значителното триене между листовете на ресора. При деформацията между листовете на ресора възникват значителни триещи сили. Тези сили на вътрешно триене създават зона на нечувствителност, в която практически ресорът не работи. За да се намали триенето и се повиши чувствителността, ресорите се изработват от 8—10 листа. За да се увеличи срокът на работа на листовете и се осигури нормална работа на ресора, листовете - преди монтажа се смазват с графитна смазка. За намаляване на кон-центрацията на напреженията ръбовете на листовете в краищата се закръгляват.

Цилиндричните винтови пружини за подвижен железопътен състав се изработват от пръти с кръгло или правоъгълно сечение, от стомана 55С 2 или 60С 2. Хлабината а между навивките на пружината трябва да бъде четири пъти по-голяма от хлабината между крайната работна навивка и опорната.

75

В ресорното окачване на дизеловите локомотиви се използуват единични и двойни пружини. Двойните пружини се състоят от две концентрично разположени пружини. При това двете пружини се навиват в различни страни - външната пружина се изработва с дясна навивка, а вътрешната - с лява. Радиусите на навивките и напречното сечение на двуредовите пружини се подбират така че напреженията в двете пружини да бъдат равни.

Триещ гасител на колебание

Буталото се движи между две плоски черупки 9, които се притискат към него под действие на предварително натягане на спиралните пружини 5. Силата на предварителното натягане е 5000 N. а специфичното налягане върху триещите повърхнини е около4.105 Ра. При коефициент на триене 0,4 сумарната сила на триене е около 4000 N и е постоянна. Еластичните сферични съединения намаляват влиянието на наклоняването на рамата на талигата върху работата на гасителите.

Триещите гасители на колебанията имат недостатък свързан със силата на триене която практически остава постоянна независимо от амплитудата на надресорното строене, като се сумира със силата, предизвиквана от деформацията на пружините. Предимството на тези гасители е, че при тях може да се регулира силата на триене чрез увеличаване на силата на притискане на триещите елементи.

76

Буксово ресорно окачване на ЕМВ 32

Хидравлични гасители на колебанията. На фиг. 16 е показан хидравличен гасител, използуван в ресорното окачване на електрическите локомотиви. Той се състои от работния цилиндър 5, в който е поместено буталото 9. Прътът на буталото е свързан с капака на гасителя.В диска на буталото са поставени клапаните 5 с дроселни отвори. Такива клапани 10 са поставени и в дъното на работния цилиндър. Цилиндърът 3 е поместен вътре в масления резервоар 4. Пространството под буталото е свързано ,с това над буталото чрез клапана 8. Пространството под буталото е свързано чрез клапана 10 с масления резервоар. Клапаните 8 и 10 са оформени като кръгли пластини с дроселни отвори.

Хидравличен гасител на колебанияСъпротивителната сила на тези гасители зависи от съпротивлението на

изтичането на течността през клапаните, т. е. от скоростта на придвижване на буталото и от силата на притискане на клапаните. По такъв начин с увеличаване на амплитудите и честотата на колебанията расте и силата, която погасява тези колебания.

77

Гумата намира все по-голямо приложение в ресорното окачване на локомотиви. От нея се изработват различни демпфериращи подложки, които служат за погасяване на високочестотните колебания на пружините. Такива гумени подложки с различна форма фиг. 18 правоъгълни, конусни и др. се използуват като опори на коша. Гумата заменя пружините в първата и втората степен на ресорното окачване, където се използува във вид на металогумени пакети. Гасители на колебания изработени от гума имат значително вътрешно триене, поради което съществено намаляват амплитудите на високочестотните ускорения, предавани от необресорените части на талигите на коша. Използването на гумени гасители значително намалява шума и вибрациите в кабината на локомотива. Гумата използвана за гасители работи в диапазона -50 до + 80С0 без изменение на характеристиките. Гумата използвана за изработка на гасители се означава : 2559, 3063* (означението * - гумата е маслоустойчива), 2959-Б, НО-68-1*. При наличие на арматура в гумените гасители същата не трябва да предизвиква появата на концентратори на напрежения. В гумени гасители работещи на натиск, диаметъра на металните пластини трябва да бъде по-голям от диаметъра на гумата.

Гумени елементи от ресорното окачване

Гумените гасители, поставени последователно с пружини, намаляват твърдостта на ресорното окачване и амплитудата на високочестотните колебания на коша и шума в кабината. За тяхното изработване се използува студено и маслоустойчива гума. Тя трябва да има голям живот, в експлоатация, осигуряващ нормална експлоатация на локомотива между заводските ремонти. Гумата се изработва от естествен или синтетичен каучук с напълнители, осигуряващи необходимите свойства. Необходимите физико-механични свойства на гумата като конструкционен материал се получават след вулканизация в пресформи. Твърдостта е основен показател, който определя свойствата на гумата. Тя се определя в условни единици (твърдост по Шор).

Характеристиката на гумен гасител показана на фиг. 19 може да се промени значително в зависимост от начина на закрепване на гасителя. С тази цел при проектиране на гасители на колебания произведени от гума се взима под внимание не

78

само формата, техническите характеристики на гумата но и начина на монтаж на гасителя.На фиг. 20 е показана конструкцията на опора с конусни накладки от гума, поемащи както вертикалните, така и хоризонталните удари и осигуряващи в известни граници относително преместване на коша и талигата във всички посоки и погасяващи колебанията между тях. Тези опори за сметка на деформацията на гумата осигуряват завъртане на талигата спрямо коша, без да се нуждаят от смазване

Различните свойства на гумата при опън и при натиск се използуват удачно, за да се получи различна еластичност на конструкцията в различни направления - пример в това отношение е ресорът на “Меги”, използуван предпочитано в буксовото ресорно окачване. Всеки комплект на този ресор се състои от два еднакви пакета метални листове и вулканизирани към тях гумени накладки, симетрично разположени от двете страни на буксата Металогумените пакети са поставени под ъгъл спрямо вертикалната ос на буксата, перпендикулярно на посоката на движение. При вертикално натоварване на буксите гумените накладки едновременно изпитват напрежения на опън и натиск.

Вследствие на формата на металогумените пакети твърдостта на ресора в напречна равнина е от три до пет пъти по-голяма от тази във вертикалната равнина, а в надлъжната равнина е от десет до тридесет пъти по-голяма от тази във вертикалната равнина. Повишената твърдост на ресора в надлъжната равнина е особено важно за праволинейното направляване на осите и за доброто възприемане на силите при спиране.

НЕИЗПРАВНОСТИ НА РЕСОРНОТО ОКАЧВАНЕНай-често срещаните повреди по ресорите и пружините са: пукнатини. отчупване. изменение в характеристиката изместване на ресорната скоба “хлабави” ресори.

Неизправностите по ресорното окачване на ТПС могат да доведат до: разбалансиране на ТПС, преждевременно износване, появата на пукнатини и счупвания по елементите от екипажната част на ТПС. В резултат на неправилно комплектоване на ресорните елементи може да се получи:преждевременно износване на бандажите, подрязване на ребордите, износване на балансерите, счупвания на пружини и ресори, изместване на ресорните листове спрямо ресорната скоба, пукнатини и късане на подвеските, нарушаване на габарита на ТПС.

Ремонта на ресорите се дели на три групи.Първа група - пълна преработка с термическа обработка на листовете. При

наличие на недопустими отклонения във фабричната стрела на ресора, “обърнати ресори”(меки ресори), при подмяна на повече от два листа при констатирани пукнатини, счупвания или недопустимо износване.

Втора група - пълна преработка с термична обработка на сменяваните листове.Трета група - Преработка при констатиране на повреди по ресорната скоба,

изискващи само нейната смяна или ремонт.При подготовката на ресори или пружини за ремонт се забранява почистването

им да става чрез “обгаряне” поради възможността от нарушаване на термичната обработка на листовете или пружините.

79

Забранява се монтирането на локомотив на ресори който не са преминали изпитание(снемане характеристиките на ресорите), с пукнатини по ресорната скоба, не симетричност на ресорната скоба спрямо краищата на ресора по голяма от 4мм, не симетричност на листовете спрямо ресорната скоба повече от 5мм.

ТЕХНОЛОГИЙ ЗА ПРОИЗВОДСТВО И РЕМОНТ НА ЕЛЕМЕНТИ ОТ РЕСОРНОТО ОКАЧВАНЕ.

Технологии за подготовка на ресорни листове за комплектовка.Ресорните листове се изработват от плоска конструкционна стомана 55С2, 60С2,

с твърдост НВ245 - 285. Първоначално се изрязват заготовките за листове на гелотинна ножица. В зависимост от типа на ресора при някой ресори се оформят уши на основните листа, което се извършва на много операционна машина след предварително подгряване на краищата до 1000С0. При завършване на процеса температурата не трябва да бъде по-ниска от 800С0. Следващата група операции са: огъване, закаляване и отпускане. Ресорните скоби се изработват чрез щамповане, като заготовката е предварително подгрята до 1000 - 1100С0. Заваряването на краищата се извършва в защитна среда от флюс. Всички ресори подлежащи на монтаж на ТПС задължително преминават на изпитания, регламентирани от правилника за ремонт.

РАМА И КОШ НА ЛОКОМОТИВА

80

Рамата и коша на локомотива са предназначени за разполагане на елементите на силовото и спомагателно оборудване на локомотива, както и кабините от които се извършва управлението на локомотива от локомотивната бригада.

Материали, използвани за изработване на локомотивни кошове и рами.Основните носещи елементи от рамата и коша на локомотива се изработват от

стомана 15,20 с ограничаване на пределно допустимото съдържание на С до 0,22% и Si до 0,27.

Допускат се за изработка на локомотивни рами и кошове на нисколегирани стомани – 30MnCrSi6, 14Mn6, 18Mn3 и др. При тези материали използвани за производство трябва да се обърне внимание на повишената им чувствителност при заваряване.

За повишаване на корозионната устойчивост на конструкцията съдържанието на Cu ≥ 0,2 – 0,3%. За детайли от конструкцията изработени чрез леене от нисколегирани стомани се използва стомана – GS-40, GS-45.

При конструкции работещи в силно корозионни среди за елементи от конструкцията на коша изработени чрез леене могат да се използват:

феритни стомани след термообработката GS – X10Cr13(F), F - ферит ; перлитни GS – X25Cr14(T+S), T- троостит S - сорбит; аустенитни GS – X12CrNi18.9(A), A - аустенит.

За изработване на конструкцията на рамата и коша на локомотива чрез автоматично или полуавтоматично заваряване под слой от флюс, препоръчително е да се използват следните стомани за заваръчни телове като:

нисколегирани– 10Si4, 10Mn4, 9MnNi4 и др; топлоустойчиви – 9MnMo4.5, 8CrMo25 и др. корозионноустойчиви – X6Cr14, X8CrTi18 и др.

ТЕХНОЛОГИЯ НА ПРОИЗВОДСТВО НА

ОСНОВНИТЕ ЕЛЕМЕНТИ ОТ ЕКИПАЖНАТА ЧАС.

Рама на локомотива. Рамата на ТПС се състои от около 400 елемента изработени по отделно чрез различни технологични операции и след това заварени по съответния технологичен ред с цел формирането на рамата. Събирането на рамата се извършва на “кондуктор” фиксиращ всички размери на рамата и положението на отделните и елементи. Същия позволява заваряване на цялата рама без да се изисква демонтирането и от него. Контрола на състоянието на рамата се извършва на “трасажна маса” която е монтирана на специален фундамент отделен от фундамента на сградата в която е монтиран. Контрола се извършва по определен начин и съобразен с техническите изисквания за производство. При необходимост рамата може да се подложи на изправяне при деформации по-големи от допустимите.

Рама на талигата. Рамите на талигите могат да бъдат два вида: лети и заварени. За летите рами се използва стомана 25Л І І, 25ЛК І І, а за заварените конструкции стомана Ст.3, Ст5, 60Г. Независимо от технологията на производство всички рами се подлага на следната термообработка:

подаване в пещ с температура не по-вече от 300С0.81

нагряване в продължение на 2 часа до температура 600С0.задържане в пещта при тази температура 2 часа.охлаждане с пещта до 300С0.изваждане от пещта и оставяне да изстине на вън.

Кош на локомотива. Коша на ТПС може да бъде в два вида конструктивно изпълнение:носещ кош - монтиран на магистралните локомотиви, не носещ кош - монтиран на маневрените локомотиви.

Конструкцията на коша зависи от мощоноста, вида на движението и условията на експлоатация на ТПС. В зависимост от конструкцията на рамата и възприеманите натоварвания различаваме кошове с главна носеща рама и цяло носеща конструкция. Независимо от вида на коша същия се изпълнява като заварена конструкция, в която се оформят отделните му елементи. Коша се състои от кабина на машинистите, странични стени и покрив. Покрива над енергетичните установки е демонтируем с цел демонтажа им през покрива при необходимост за ремонт. В процеса на експлоатация на коша действат следните натоварвания: вертикални динамически въздействия от неравностите на пътя, надлъжни натоварвания от теглителните и спирачни сили, натоварвания от работата на агрегатите монтирани в коша, натоварвания при повдигане на локомотива на крикове или при аварийни ситуации, инерционни.

При проектиране на рами под внимание се взимат следните натоварвания: Тегло на коша - бруто, най-голямата теглителна сила в режим на двойна тяга(при потегляне), тяговата сила при конструкционна скорост в режим на двойна тяга, надлъжните усилия на опън, натиск по автосцепката(тегличния апарат) - 250т за товарни и 200т за пътнически локомотиви, динамическите натоварвания при конструкционна или резонансна скорост, натоварване при маневра.

Основните материали за изработка на кошове са: стомана 15, 20, М16С с допустимо съдържание на въглерод до 0,22%. Допуска се и използването на стомана 09Г2Д и 09Г2ДС. Летите елементи на рамите се изработват от стомана 15Л, 20Л с ограничение на въглерода до 0,23%. При автоматично или полуавтоматично заваряване под слой от флюс се препоръчва използването на проводник за заваряване Св08, Св08А, Св08ГА., при заваряване в среда на въглероден двуокис се използва проводник Св08Г20.

Колооси. Колоосите се изработват чрез радиално коване на 1000 тона преса, предварително подгрявани до 1100С0. При окончателното приключване на коването заготовката трябва да бъде с температура не по-ниска от 850С0. След тази операция оста се подава за нормализация и допълнително отгряване, при условие, че въглерода в оста е по-вече от 0,40%. Термообработката на оста зависи от химическия състав на стоманата. Така изработената ос се смята за годна ако отговаря на всички изисквания съгласно технологията на производство. Механичната обработка на осите се извършва на поточни линии с укрупняване на операциите и имат следната последователност:

отрязване на крайщата. обработка на центровите отвори, обработката им се извършва едновременно. механична обработка (груба) - скорост на рязане 15-20м/мин. Подаване

1-1,5мм/об. Дълбочина на рязане до 12мм. фина механична обработка - едновременно по цялата ос. шлифоване - на кръгло шлифовална машина.

82

накатка - при подаване на ролките 0,4-0,8мм/об и натоварване до 5000кг и 60-80об./мин скорост на въртене.

окончателно шлифоване, с изключение на средната част. изработване на отворите на челата на оста - препоръчва се фрезоване.

Дискове, бандажи и цяловалцовани колела. Изработват се чрез леене и по-следващо коване. Дисковете се изработват от

стомана 25Л ІІІ в метални модели.Бандажите се изработват от “основна” или “кисела” мартенова стомана тип 60-ІІІ

и по-следващо коване.Зъбни колела на тяговата предавка.

Материала използван за производство на зъбни колела не е еднакъв за малкото и голямо зъбно колело. Малкото зъбно колело се изработва от стомана 12Х2Н4А, а голямото зъбно колело от стомана 45ХН. Колелата се изработват чрез гореща щтамповка. Като заготовка се използва “балванка” с диаметър 350мм. и височина 730мм. подгрята до 1150С0. Технологичните операции са :

еднократно свободно коване до височина 145мм и диаметър 780мм. пробиване на централния отвор с конусна вставка с диаметър 210мм. вторично нагряване до 1160С0 и вторично щамповане с сила 20 тона в открита

щампа. В края на операцията температурата не трябва да бъде по -ниска от 900-950С0.

готовия детайл се подава на обрезна преса и с натоварване 2,4 тона се отрязват едновременно по вътрешната и външна повърхност на “мустаците” от предишната обработка.

нормализация за получаване на дребнозърнеста структура и подобряване на механичните качества (подгряване до 850С0 и задържане 2 часа в пещта и по-следващо охлаждане на въздух).

механична обработка. закаляване на колелото с по-следващо отпускане. Този процес зависи от

въглеродното съдържание на стоманата. Твърдостта след тази операция трябва да бъде в границите 255-311НВ.

фина механична обработка. нарязване на зъбите - с червячна фреза на зъбофрезова машина. повърхностна закалка на колелата - контурна с ТВЧ, която отстранява

вътрешните напрежения. Дълбочината на закаляване е от 2,5 до 4мм. шлайфане на зъбите - съществуват два метода на обработка -метод на копирането

и метод на обхождането.Метода на копиране е по-малко точен от метода на обхождане, но с по-голяма

производителност. При зъбните колела за тяговите редуктори се допуска погрешност на еволвентния профил до 0,08мм и отклонение на стъпката до 0,04мм.контрол на колелата след производство - проверяват се всички геометрични параметри и на определен брои колела се прави проверка на физико-химичните качества. Букси

Материала използван за производство на буксите е стомана 25ЛКІІ и 25ЛІІ. Буксите предварително се отливат след което се подават за механична обработка на външните и вътрешни повърхнини.

МЕХАНИЧНА ЧАС НА МЕТРОВАГОНИТЕ 81-717.4 И 81-714.4 . 83

КОМПАНОВКА ОСНОВНИ СИСТЕМИ И ОБОРУДВАНЕ.КОШ НА МЕТРОВАГОНА.

Елементите, изграждащи конструкцията на коша според функциите, които изпълняват, се делят на три основни групи; основни носещи елементи. спомагателни носещи елементи. носещи елементи със специално предназначение.

Като се използват различни комбинации между тези елементи се оформя конструкцията на коша, осигуряваща необходимата якост и коравина при различни експлоатационни натоварвания.

Според разположението на носещите елементи, носещата конструкция на коша може да се реализират в три типа:

С носеща рама. С носеща рама и странични стени. С носеща рама, странични стени и покрив (пълноносеща конструкция).

Метровагоните на експлоатация у нас с пълноносеща конструкция. Основните натоварвания се поемат от система масивни греди, заварени помежду си и оформящи рамата на вагона. Коша на вагона е заварена конструкция от студено огънати профили с различна форма и сечение.

Условно кошът може да се раздели на следните части: рама на коша. под - състои се от четири слоя(гофрирана ламарина, два листа азбест, паста

против гниене + шперплат, линолеум негорящ). странични и челни стени - носещи елементи от смесен тип(основни - вертикални

и хоризонтални грени, спомагателни - носеща обшивка) покрив. врати и прозорци. вътрешно вагонно оборудване.

ТАЛИГА.Талигите на метровагоните са двуосни, всички колооси са двигателни с

индивидуално задвижване, опорно-рамно окачване на тяговия двигател, карданен съединител и опорно-осев едностъпален редуктор. Колелата на колоосите са съставни - бандажни с еластичен елемент.

Ресорното окачване е двустепенно. парва степен - централно с люлкова греда, съчленени подвески и два еднакви

комплекта с по две винтови пружини и хидравличен гасител на колебанията под ъгъл 350.

втора степен - буксово с по две винтови пружини без гасител на колебанията с цилиндрични буксови водачи(шпинтони) позволяващи свободно преместване във вертикална посока и минимално ъглово завъртане на буксовия възел.

ОСНОВНИТЕ ЕЛЕМЕНТИ НА ТАЛИГАТА СА ;Рама - изцяло заварена конструкция от студено огънати профили, позволяващи

намаляване на теглото без влошаване на якостните показатели. Рамата е с “Н”-образна форма, състояща се от две затворени надлъжни греди и две напречни греди. Заваряването на гредите се извършва на специални кондуктори, заваръчния шеф се изпълнява полуавтоматично с електродна тел под флюс.

Централно окачване - служи за обресоряване масата на коша по отношение на рамата на талигата. Състои се от: надресорна греда, винтови пружини с хидравличен гасител и люлково окачване на подресорната греда към рамата на талигата, изпълнено

84

като съчленени подвески. Окачването е приблизително идентично с това на електрическите локомотиви.

Буксово окачване - втората степен на ресорното окачване на метровагона. Служи за обресоряване на масата на рамата на талигата и окачените на нея възли и детайли, както и преразпределяне на вертикалното натоварване от коша на вагона. Едновременно с това да предаде тяговите и спирачни усилия от колоосите към рамата на талигата и обратно. Вертикалното натоварване се възприема от две винтови пружини работещи в паралел. Схемата за предаване на натоварването е: рама на талигата - гумена подложка - корпус на буксата - буксов лагер - ос - съставно колело с еластичен елемент - релса. Надлъжните и напречните хоризонтални усилия се предават от колоостта към рамата и обратно чрез вертикалните буксови водачи(шпинтони) запресовани в специални легла в надлъжните греди на рамата на талигата. Колоос - бандажни с металогумен елемент между главината и централния диск на колелото, които подобряват взаимодействието на колоостта с пътя чрез намаляване на динамичните сили от необресорените маси. Основните елементи от които се състои колоостта са : ос, съставно колело с еластичен елемент, буксов възел и редуктор.Материала за оста е въглеродна стомана марка ОСВ с високи якостни и жилаво-пластични качества.Производството на оста включва следните операции:

изковаване на оста от заготовка чрез петкратно намаляване на обема на материала.

нормализация - загряване до 890С0 и по-следващо охлаждане на въздух. отвръщане - вторично нагряване до 700С0 с по-следващо контролирано

охлаждане с определена продължителност. ултразвукова дефектоскопия. “клеймене” - номер на завода производител, номер на оста, номер на плавката,

година на производство, номер на приемчика. механична обработка, за достигане на чертежните размери и 5-ти клас на

гладкост. повърхностно механично уякчаване(наклеп) с помоща на две ролки. При тази

обработка размера на оста се намалява от 0,04-0,05мм.(диаметъра), а гладкоста се повишава до 7-ми клас. Повърхностната твърдост се увеличава с 25-30% на дълбочина 4-5мм. Под лабиринтното уплътнение и вътрешния пръстен на буксовия лагер се изпълнява “разтоварващ” канал, с цел избягване на концентратора на напрежение от прехода шийка-подглавинна част.

ултразвукова дефектоскопия и “клеймене” на шийката.Колоосен редуктор - опорно-осево лагеруван, а реактивната му опора чрез

неталогумен елемент е монтирана към конзолата в напречната греда на рамата на талигата. Предавателното отношение е 5,33. Зъбните колела на редуктора са цилиндрични с наклонени зъби и еволвентен профил. Предимствата на това изпълнение се състои в:зацепване винаги на повече от два зъба.намаляване на натоварването в зоната на контакта.въртящия момент се предава плавно.без ударно.снижава се нивото на шума.

Еволвентния профил на зъбите позволява изработването им чрез метода на обхождане с многоходова червячна фреза. При опасност от подрязване при минимален брой зъби се извършва корекция чрез изместване на зъбонорязващия инструмент. Колоосния редуктор се състои от: корпус, входящ вал-зъбно колело, голямо зъбно

85

колело и лагерни възли на входящия и изходящия вал. Зъбните колела - малкото се изработва чрез коване от стомана 20ХНЗА, а голямото се щампова от стомана 38ХНЗМФА.

Допълнително се подлагат на следните термични обработки: нормализация(нагряване с бавно охлаждане) - за отстраняване на остатъчните

механични напрежения от ковонето и щамповането, за премахване на локалното закаляване и получаване на нормална твърдост за обработка.

основна механична обработка. вторична термообработка - загряване до 820С0 и закаляване в масло с по-

следващо отвръщане при вторично загряване до 620С0. малкото зъбно колело се подлага на циментация. за отстраняване на деформациите след допълнителната термобработка зъбите се

шлифоват.Окончателната твърдост на вал-зъбното колело(малкото) HRC40-50, на голямото HRC30-

Тягов двигател - окачен е опорно-раменно към напречната греда на талигата. Окачването се осъществява чрез горни моторни конзоли и долен възел изпълнен във видна щанга(реактивна щанга).

Карданен съединител - свързва вала на тяговия двигател с вала на редуктора. Служи за предаване на въртящия мамент от ТД към редуктора. Компенсира напречно преместване на възела до 8мм., ъглово до 2,50 и надлъжно преместване до 11мм. на валовете на двигателя и редуктора. При монтажа на съединителя трябва да се постигне хлабина от 8-10мм. по надлъжната му ос. Това се постига чрез преместване на ТД успоредно на колооста.

Лостова спирачна система - на една талига има 4 бр. лостови спирачни механизма с предавателно отношение 6,56. Спирачните калодки са изработени от фрикционен материал на каучукова основа с монтирани антивибрационни устройства.

Токоприемник - (ТР-3Б) - всеки вагон е оборудван с 4бр. токоприемника по един от двете страни на всяка талига. Той е монтиран върху надлъжно разположена дървена греда окачена на конзоли на талигата на височина 220мм. от глава релса. Токоприемника може да се регулира във вертикална посока. Допълнително оборудване - релсосмазващо устройство(за намаляване на износването на ребордите на колелата. Мазането се осъществява с масло от резервоара към кечето. Общото количество масло е 0,7 литра.), приемник бубина на АРС, датчик за скороста(монтиран в буксата, те са два монтирани на втора и четвърта колоос).

Автосцепка - монтираната на метровагоните автосцепка е комбинирана(освен механична връзка между вагоните осъществява и свързване на въздухопроводите и електропроводите на два съседни вагона). Устройството и е:глава с електроконтактна кутия.прикачващ механизъм.ударно-тягов апарат. двоен шарнир за закрепване към рамата на вагона, позволяващ вертикално и хоризонтално преместване на автосцепката.

КОЛООС.В зависимост от това , от коя страна е запресован центъра на колелото с

удължената главина, вида и разположението на буксовите кутии различаваме четири различни комплекта колооси.

Главен вагон (две двуосни талиги). първа на главен вагон. втора на главен вагон. първа на главен вагон.

86

втора на главен вагон с датчик на скоросттМеждинен вагон (две двуосни талиги).

първа на главен вагон. втора на междинен вагон. първа на главен вагон. втора на междинен вагон.

ОСНОВНИ ГРУПИ ПОВРЕДИ ПРИ КОИТО Е НЕЖЕЛАТЕЛНО ВКЛЮЧВАНЕТО НА ВАГОНИТЕ ВЪВ ВЛАК.

Забранено е да се включват във влак вагони , които имат макар и една от изброените по-долу повреди, застрашаващи сигурността на движението:

Неизправни колооси подлежащи на замяна. Пукнатини в поясите на талигите, счупване на надресорна греда, челни и

странични греди. Счупена или изкривена осова вилка.

87

Счупена ресорна стойка. Пукнати или счупени ресорни скоби, главен ресорен лист, два поредни листа,

разнотипни ресори. Неизправности по теглично-отбивачните съоръжения, които подлежат на замяна. Счупени или пукнати(от хоризонтална към вертикална посока) на средните и

странични греди на рамите, гредите на централните лагери и челните греди, неизправни напречни диагонални или апаратни греди.

Неукрепени колони при вагони с метален кош. Неизправни колони(вратни греди), които подлежат на замяна. Счупени подпорни покривни дъги. Неизправности по обшивката на пода и коша, влияещи на цялоста на товара. Неизправни капаци или липсващи такива и заключалки на вагоните. Счупени укрепителни греди или изместен резервоар на цистерните. Течащ резервоар на цистерните. Изкривен кош повече от 75мм. Неизправност на покрива която може да доведе до повреждане на товара. Неизправни спирачни съоръжения, застрашаващи сигурността на влака и не

могат да се отстранят на място. Неизправности по букси и лагери, налагащи замяната им. Сборът от разстоянията на плъзгалките(хлабината) на двете страни на талигите,

не по-малък от 2мм. Не по-вече от 20мм.Освен това, забранено е да се прикачват на влак пътнически вагони със

следните констатирани макар и една повреди. Счупени или пукнати елементи от ресорното окачване. Неизправности по талигите на четириосните вагони. Изкривен кош повече от 50мм. Неизправности по преходните съоръжения, застрашаващи предвижването на

пътниците от един вагон в друг. Течащ покрив. Неизправности в осветлението и отоплението на вагоните, застрашаващи

безопасността на пътуването им. Счупени, пукнати или липсващи елементи от укрепването на динамо машините. Части от електрическата инсталация на разстояние под 100мм. от глава релса. Гилзовите буфери с пукнатини по-малки от 1/4 от обиколката си.

ТЯГОВО ОБОРУДВАНЕ НА ЕЛЕКТРИЧЕСКИ,ДИЗЕЛ-ЕЛЕКТРИЧЕСКИ ЛОКОМОТИВИ И ГРАДСКИ РЕЛСОВ ТРАНСПОРТ.

Фактори влияещи на избора на рационален метод на ремонта на елементи от тяговото оборудване на ТПС.

Условия на работа на детайла(възела). Конструктивни особености. Материал и термическа обработка. Характер и големина на износването на работните повърхности. Изисквания и технически условия за ремонт. Икономичност на процеса.

88

Техническа осигуреност на предприятието.` При избора на технология на ремонт на някой детайли предварително се знае начина за техния ремонт. Например: детайли с износване по-голямо от 0,3мм. се препоръчва наплавянето да става чрез виброконтактен способ. Шийките на коляновите валове се възстановяват само чрез хромиране при износване под 0,3мм. Детайли работещи в условията на ограничено мазане се покриват с порест хром. Тънкостенни детайли и такива със сложна конфигурация не се препоръчва да се възстановяват чрез наплавяне, поради опасност от деформация вследствие появата на вътрешни напрежения. Качеството на ремонта задължително трябва да удовлетворява изискванията на техническите условия.

ЛОКОМОТИВНИ ДИЗЕЛОВИ ДВИГАТЕЛИОсновният, най-разпространен топлинен двигател в локомотивите е и ще остане в

течение на значителен период от време дизеловият двигател. Той притежава редица положителни качества:

сравнително висок ефективния коефициент на полезно действие; най-малък ефективен специфичен разход на гориво; високо съвършенство на конструкцията; надеждна, безотказна и дълготрайна работа. сравнително леки и компактни. леко се пускат в ход и бързо се подготвят за нормална работа. безопасност на обслужването им при всички експлоатационни режими.

Локомотивния дизелов двигател притежават и някои недостатъци като: използуването на коляно-мотовилков механизъм довежда до възникването

на инерционни сили и моменти, които ограничават форсирането по честота на въртене и по-нататъшното им олекотяване;

използуването на сложен газоразпределителен механизъм също ограничава форсирането по честота на въртене и олекотяването им;

замърсяване на атмосферния въздух и околната среда с токсични вещества; сравнително високо ниво на шум при работа на двигателя.

ОСНОВНИ КОНСТРУКТИВНИ ЕЛЕМЕНТИНА ЛОКОМОТИВНИТЕ ДИЗЕЛОВИ ДВИГАТЕЛИ

МОТОВИЛКОВА ГРУПАМотовилката заедно с горния (втулковия лагер) и с долния лагер (мотовилковия

лагер), болтовете с гайките и елементите за фиксиране образуват мотовилковата група. Този комплект от детайли предава движението и силите от буталото на коляновия вал, извършва сложно движение й е подложен на действието на знакопроменливи сили с ударен характер.

Основните изисквания на които трябва да отговарят мотовилките са: достатъчна якост и надеждност; висока износоустойчивост и работоспособност на лагерните елементи в

конструкцията; минимална маса;

Конструкцията и формата на мотовилковата група зависи от:типа на двигателя;бързоходността му;тактност;

89

използваните при производството на мотовилката материали – техните физико-химични и механични показатели).

Материалите за изработка на елементите на мотовилките трябва да притежават висока механична якост, ударна жилавост, минимален коефициент на линейно разширение. Основните материали за изработване на мотовилки са въглеродните и легирани стомани. В някой конструкции се използват и алуминиеви и титанови сплави, които позволяват снижаване на теглото на мотовилката с 25 – 30% спрямо стоманените.

За ниско оборотни, локомотивни, автотракторни двигатели се използват следните стомани: 45Г2, 40ХН, 30ХМА, 18Х2Н4ВА и др. За форсирани по обороти двигатели се използват : 12ХН3А, 35ХМЮА, 40ХНВА.

Мотовилковите болтове се отковават, с последваща механическа обработка. За ниско оборотни, локомотивни, автотракторни двигатели се използват : 30ХН3А, 40ХН, 40ХНВА. За форсирани двигатели се използват :18ХНВА, 20ХН3А, 40ХНМА.

КОЛЯНОВ ВАЛКоляновият вал е отговорен, скъпо струващ и тежко натоварен при работа

детайл. Неговото конструктивно съвършенство, качеството на изработка и монтаж до голяма степен определят качествата и на двигателя. По време на работа той е подложен на натоварвания с рязко изменение на газовите и инерционните сили. Това предизвиква бързо изменящи се усукващи и огъващи еластични трептения, съпроводени с високи напрежения на усукване, огъване, опън и натиск. Създават се условия за умора на материали, повишено износване и нерядко скъсване на вала. Тежките работни условия изискват повишена якост, коравина и износоустойчивост при възможно по-малка маса и ниска себестойност. За избягване на допълнителни натоварвания от центробежни сили валът трябва добре да се балансира статично и динамично.

В зависимост от размера на шийките, броя на колената, и форсираност на мотора по обороти коляновите валове могата да се изработват:

цели колянови валове; съставни колянови валове.

За намаляване масата на вала често шийките се изработват кухи Маслото за мазане на лагерите на основните и мотовилковите шийки постъпва от маслената магистрала в основните шийки през капаците на основните лагери и оттам през специално изработени отвори към мотовилковите шийки и след това към лагерите.

Мотовилковите шийки са с еднаква дължина, а основните най-често са с различна дължина. С по-голяма дължина се правят крайните шийки на които се монтират аксиално- опорните лагери а понякога и в средната (по конструктивни съображения.).

Общият стремеж е към по-къси шийки и по-малка обща дължина, при което се повишава коравината на вала. За увеличаване на коравината спомага и припокриването на основните с мотовилковите шийки. Предимства в това отношение имат валовете на късоходовите двигатели.

За повишаване на общата якост и якостта на умора преходите от шийките към рамената се изпълняват с големи радиуси на закръгление — 0,06 - 0,1 от диаметъра на шийката. Степента на концентрация на напрежения в прехода нараства с увеличаване на прехода от едно сечение в друго. Преходът към рамената задължително се изпълнява с технологичен пояс за предпазване на шлифоващия диск от опасен удар с рамото. Този пояс подобрява и условията за плавно преминаване на шийката към рамената.

Коляновите валове се правят с призматични, овални и кръгли рамена. Призматичните са най-прости по форма, но за получаване на необходимата якост изискват по-голяма дебелина на рамото, което води до увеличаване на общата маса на

90

вала. Кръглите рамена позволяват механична обработка и притежават достатъчна якост при относително малка дебелина. Овалната форма осигурява якост, близка до якостта на кръглата, позволява по-рационално използуване на материала и осигурява въз-можности за постигане на по-плавни преходи между елементите на вала.

За облекчаване на натоварването и за уравновесяване коляновия вал се изработва с противотежести, които могат да бъдат изработени заедно, с вала или като отделни детайли се свързват с него чрез болтови връзки с допълнително осигуряване с шлици, центровъчни ръбове, сглобка тип, “лястовича опашка” и др.

За намаляване на опасните усукващи трептения на коляновия вал в предния му край се монтират гасители на трептенията. Най-простите гасители на трептенията — гумените, използуват вътрешното триене. Те са достатъчно ефективни, прости по устройство и надеждни в експлоатацията. При локомотивите се използват демпфери представляващи стоманена шайба плуваща в силикон свободно окачена в корпус захванат към коляновия вал Този демфер се монтира на противоположната на маховика шиика.

Материалите за изработване на колянови валове трябва да притежават голяма якост, жилавост, твърдост, износоустойчивост, издръжливост на умора и на ударни натоварвания, да бъдат с относително малка себестойност и да не са дефицитни.Коляновите валове за автомобилните, тракторните и мотокар-ните двигатели се изработват от въглеродните стомани 40, 45, 45Г2, 50, 50Г и др. За високо форсирани двигатели и диаметър на цилиндрите над 200мм се използуват хром-ванадиеви, хром-никелови, хром-молибденови и други легирани стомани, отличаващи се с повишени качества. Такива са 18ХНВА, 20ХНЗА, 40ХНМА, 25ХН4ВА, 38ХН3ВА и др.

При изработката се прилагат коване, щамповане или леене. Заготовките се подлагат на нормализация и на закаляване с ТВЧ след механична обработка. Шийките се закаляват на дълбочина 2—4 мм при твърдост на закаления слой не по-малка от НКС 52—62.

Лети колянови валове се изработват както от чугун, така и от стомана. При тях разходът на материал се намалява с около 20%, операциите по механичната обработка се намаляват, а общата маса на вала е с 10-15% по-малка. Леенето позволява да се увеличи плавността на преходите и съответно да се увеличи якостта на коляновия вал. Това дава възможност при редица конструкции на транспортни двигатели с по-малка форсировка стоманения колянов вал да се замени с чугунен. За отливането на коляновите валове се използва чугун със сфероидален графит ВЧ45-5, ВЧ50-2, ВЧ60-2.

Механичната обработка на рамената нарушава структурата и крие опасност от концентрация на напреженията, поради което не се препоръчва. За увеличаване якостта на коляновите валове относно конструкцията се предявяват технически изисквания, като увеличаване припокриването на шийките, увеличаване радиусите на закръгления, олекотяване на шийките, разполагане на маслените канали в по-малко натоварените зони, преминаване от непълно опорно към пълно опорно лагеруване и др.

За намаляване концентрацията на напреженията относно технологията се предявяват допълнителни изисквания за уякчаване на повърхностите чрез механична обработка, като валцоване на закръгленията с ролка, центробежно дробинково наклепване, и др. Предявяват се и изисквания за термохимични обработки, като закаляване с ТВЧ, азотиране и други за уякчаване на повърхностния слой.

Азотирането се извършва след окончателната обработка. Дълбочината на азотиране се движи в границите на 0,25 – 0,30мм при температура 500-520 С0 и продължителност на процеса 24 часа. След азотиране не се препоръчва никаква

91

механична обработка. Азотирането увеличава износоустойчивостта на коляновия вал с 40%, но и повишава стойността му с 30%.

Освен азотирането за повишаване износоустойчивостта на коляновия вал се използва и циментацията но само за колянови валове изработени от стомана съдържаща въглерод в границите 0,1 – 0,25%. Дълбочината на циментация е 0,1 – 2,0мм. При изискване на дълбочина на закаляване под 0,5мм циментацията се замества с цианиране ( обогатяване на повърхностния слой с азот и въглерод).

ЦИЛИНДРОВИ ВТУЛКИЦилиндровите втулки са монтирани в блока на двигателя. В зависимост от това

дали същите се обмиват от охлаждащата течност или не се различават две конструктивни изпълнения на втулки:

мокри цилиндрови втулки;сухи цилиндрови втулки.

Установяването им в определеното положение се осъществява в горния край чрез опорен фланец, а в радиално направление с един или два фиксиращи пояса .Закрепването на втулката към блока трябва да позволява нейното свободно разширение в осово направление от нагряването при работа.Уплътняването им към блока се осъществява посредством гумени или медни пръстени, разположени в долния пояс. Съществуват и конструктивни решения за уплътняване на цилиндровата втулка с гумен пръстен и в горната час, в леглото на втулката изработено в цилиндровия блок.

За интензифициране на охлаждането на цилиндрите в областта под горния опорен фланец и за намаляване неравномерността на температурите по височина често се налага използуване на разделено подаване на охлаждащата течност в горната част. Водната риза около всяка мокра втулка се разделя по височина на две пространства чрез трети пояс. При локомотивните дизелови двигатели за подобряване на циркулацията на водата около втулката е разположен допълнителен направляващ цилиндър с изработени отвори в долната част.

Уплътнителните гумени пръстени имат кръгло или квадратно сечение и се монтират на долния пояс с известна стегнатост. За надеждно уплътняване важно условие е правилното им монтиране. Наранявания или частични срязвания са недопустими. Такива дефекти, наред с не уплътняване, водят до пропуски на вода в маслото и последващото му емулгиране и загубване на мазилни свойства..

При оразмеряване на гумените пръстени, каналите и гнездата задължително трябва да се спазва условието напречното сечение на каналите да бъде по-голямо от съответното сечение на пръстените и да позволява свободна деформация на пръстена.

Мокрите втулки се отливат по центробежен способ от перлитен чугун със среднопластинчат графит или перлитен чугун със сфероидален графит и се закаляват повърхностно чрез ТВЧ. В двигателостроенето се прилагат и не закалени втулки от легиран чугун. Положителни резултати се постигат и при използуване на втулки от алуминиеви сплави, отлети чрез противоналягане, с допълнително покритие от хром по работните повърхнини.

ЦИЛИНДРОВИ ГЛАВИ Цилиндровата глава затваря цилиндрите и работното пространство отгоре. В нея

са разположени конструктивни елементи, определящи качеството на смесообразуване и горенето, топлинните и газодинамичните загуби, условията за газо-обмен и други процеси, пряко обуславящи нивото на параметрите на двигателите.

92

Конструкцията на цилиндровата глава зависи от:o типа на двигателя;o типа на работния процес;o формата на горивната камера;o схемата на газоразпределение;o брои на клапаните и конструктивните им параметри;o начин на охлаждане на главата;o начин на мазане на главата.

Конструкцията на главата трябва да позволява при работа на двигателя минимални топлинна деформации в зоната на седлата на клапаните, в противен случай има възможност от нарушаване на сглобката на седлата към главата и износването както на клапана така и на седлата. В някой конструкции двигатели за избягване на това е предвидено охлаждане на седлата на клапаните.

В зависимост от мощността на двигателя цилиндровите глави могат да бъдат изпълнени конструктивно както следва:

o единични – за всеки цилиндър отделна цилиндрова глава. Това решение позволява по-високо налягане при горене при осигурена надеждна работа и минимални ремонтни разходи ;

o двойни – за всеки два цилиндъра обща глава;o блокови – за всички цилиндри от един ред една обща цилиндрова глава.

Стените на главата, образуващи камерата на горене, в по-голяма степен от стените на цилиндъра са подложени на интензивно въздействие на открития пламък и налягането на газовете. Някои от тях от едната си страна се обдухват циклично от студения поток на постъпващия пресен заряд, а от другата последователно се подлагат на действието на открития пламък и горещите газове. Пораждат се термични напрежения, които често стават причина за поява на пукнатини и повреди на детайла. Ето защо при цилиндровата глава в по-голяма степен, отколкото при другите корпусни детайли, е необходимо да се решават сложни проблеми за избягване на високите термични напрежения, за правилно съчетаване формите, размерите и разположението на конструктивните елементи, определящи горивния процес—горивни камери, запали-телни свещи, смукателни и изпускателни канали с конструкцията на охладителното пространство. Циклично нагряваните стени трябва да бъдат отделени с охладително пространство от циклично охлажданите. Когато конструктивните ограничения не позволяват такова разделяне, в съответната област се прилага интензифициране на охлаждането чрез насочени канали, подвеждащи студени потоци и отвеждащи загретите количества течност .

Газовите сили и силите от притягане заедно с високите термични напрежения определят натоварването на цилиндровата глава и предявяват високи изисквания относно конструктивните форми и материали за изработка. Необходимата коравина и повишена якост се постигат чрез увеличаване съпротивителния момент на носещите стени и рационално оребряване в поясите с повишено натоварване. В термично напрегнатите зони натрупването на метал е нецелесъобразно и трябва да се избягва.

За намаляване разходите на метал и олекотяване на не натоварените зони, дебелината на стените трябва да бъде 3—4 мм. Цилиндровата глава се изпълнява като монолитна отливка с повишена коравина, с възможно най-малък обем и минимална площ на механично обработваните повърхнини. Това се съблюдава и при едно цилиндровите и при много цилиндровите глави.

93

Запресовани гнезда на клапаните се прилагат и при чугунени глави за увеличаване надеждността и ремонтопригодността им. В този случай главите се изработват от по-евтини чугуни, а гнездата на клапаните — от високолегирани топлоустойчиви чугуни. Охлаждането на цилиндровите глави става чрез постъпване от общата охладителна система на двигателя на охлаждаща течност от цилиндровия блок Фиг.43 предварително подгрята за избягване на възможността от получаване на термо шок и пукане на главата. Охладителната система на мощните двигатели е конструирана така, че при спиране работата на двигателя ,водните помпи работят още около 1-2 минути с цел предпазване от локално повишаване на температурата в областта на клапанните легла и пукана на главата. Отвеждането на охлаждащата вода от главата трябва да става в най-високата и точка за избягване на възможността от появата на паро-газови мехури, водещи до нарушаване на циркулацията на водата и локално рязко покачване на температурата в зоната и по следващо прегряване.

БУТАЛНА ГРУПАБуталото заедно с уплътнителните пръстени, буталния болт и детайлите,

ограничаващи неговото осово преместване, образуват буталната група. Този комплект от детайли поема натоварването от газовите сили и го предава на коляновия вал чрез мотовилката, като осигурява плътно затваряне на работното вещество в над буталното пространство и предотвратява постъпването на масло от картера към горивната камера.

Буталото е основният и най-сложно натовареният детайл от буталната група. Подложено е на въздействие от газовите и инерционни сили, както и на високи топлинни натоварвания, допълнително увеличени от нагряването вследствие триенето в стените на цилиндъра. Силното нагряване на дъното понижава якостта му, а условията на охлаждане и мазане са влошени.

Основните изисквания на които трябва да отговаря едно бутало са:o осигуряване на херметичност на пространството ограничено от цилиндровата

втулка, буталото и цилиндровата глава (над буталното пространство);

o ефективно отвеждане на топлината от буталото към цилиндровата втулка и блока;

o минимално линейно разширение;o висока износоустойчивост;o минимална маса при осигурена висока товароносимост;o висока надежднос

Формата на буталото и неговите основни размери се определят от условията на деформация при работа. Стремежът е формата да бъде опростена и симетрична спрямо оста на цилиндъра. Преходите от удебеленията за отвора на буталния болт към дъното и стените трябва да бъдат плавни, с големи радиуси на закръгление. При съвременните бързоходни автомобилни, тракторни и мотокарни двигатели, особено при наличие на горивна камера в буталото, удебеленията за буталния болт се преливат направо към дъното Такива бутала са опростени леярски, могат да се отливат с едноклинно сърце, а така също и да се щамповат. Главата на буталото обхваща дъното и стените с уплътняващите пръстени. При много дизелови двигатели камерата на горене е разположена в челото на буталото, което допълнително усложнява схемата на натоварване. Каналите за уплътнителните

94

пръстени са изработени по външната цилиндрична повърхност в горната част на буталото. Разстоянието от първия пръстен до челото на буталото е 10—20 мм. Помежду си пръстените са отделени с ивици, като между първия и втория пръстен ивицата е по-широка поради по-голямотомеханично и топлинно натоварване. В най-долния канал, предназначен за маслосъбиращия пръстен, се пробиват отвори за отвежда не на маслото.

Челото на буталото е една от стените на горивното пространство. Върху него пряко действуват налягането, откритият пламък и газове с температура 1770—2270 К. За поемане на големите механични и топлинни натоварвания то се прави масивно, с плавни преходи към полата и сечения, съобразени преди всичко с топлинните напрежения и подобряване на топлоотвеждането.

Към материалите от които се изработват бутала се предявяват следните изисквания:

висока механична якост и топлоустойчивост при високи температури и променливи натоварвания;

висока топлопроводност на материала, позволяващ отвеждането на необходимото количество топлина от буталото към ограждащата го конструкция;

минимален коефициент на линейно разширение; високи антифрикционни качества и износоустойчивост при работа в условия на

повишени температури; малка плътност за намаляване на масата на буталото; евтин и възможност за лесна механическа обработка.Най-често използваните материали за изработка на бутала са алумин и чугун. От

алуминиевите за леене и топлоустойчиви сплави най-широко приложени са получили АЛ1, АЛ10В, АЛ19. Алуминиевите сплави АК2, АК4, АК4-1, Д20, Д21, позволяват изработването на бутала да става чрез пресоване, коване и щамповане. Чугуна използван за производство на бутала е СЧ24-44, СЧ28-48, СЧ32-52, легиран с присадки от ванадий, хром (ВЧ45-0), титан.

Стоманени бутала в сравнение с алуминиевите се характеризират с по-висока механична якост, износоустойчивост, малък коефициент на линейно разширение но притежават и следните недостатъци като: повишено износване на цилиндровите втулки, ниска топлопроводност, висока цена на механическата обработка. Всичко това е наложило използването на бутала изработени от стомана да се използват много малко и то само за специални двигатели.

В локомотивостроенето се използват и съставни бутала, челото на буталото е изработено от топлоустойчив чугун или аустенитна стомана, а останалата част от буталото от алуминиева сплав.

Алуминиевите сплави в сравнение с чугуна и стоманата използвани за производство на бутала притежават:

o малка плътност(почти 2,5 пъти спрямо стоманата и чугуна) при достатъчно висока якост, позволяваща намаляване на масата на буталото и по-лесно балансиране;

o много висока (3-4 пъти) топлопроводност спрямо стоманата и чугуна;o възможност за изработване на бутала чрез кокилно леене, пресоване, коване

при минимални допускови полета.o минимално нагарообразуване;

95

o нисък коефициент на триене;Недостатъците които притежават алуминиевите сплави сравнение с чугуна и

стоманата използвани за производство на бутала са : висок коефициент на линейно разширение, изискващ по-голяма хлабина

между буталото и цилиндъра; ниска износоустойчивост; ниски механични свойства, влошаващи се при повишаване на

температурата на буталото; висока цена.

За съкращаване на периода на преработка направляващата част на буталата се покрива по химичен или галваничен път с олово или с алуминиев окис (анодиране). За повишаване твърдостта и плътността на буталото, повишаване устойчивостта на буталото срещу пукнатини и намаляване на нагарообразуването буталата се покриват с керамични топлоустойчиви покрития

БУТАЛЕН БОЛТБуталният болт осъществява връзка между буталото и мотовилката, предава

газовите и инерционните сили. Освен механично той е натоварен от топлината, преминаваща от буталото към мотовилката, и от топлината, получена от триенето между него и леглото му. Работи в условия на знакопроменливо и пулсиращо натоварване при сравнително високи температури и недобро мазане с гранично триене.

За удовлетворяване на високите изисквания буталният болт трябва да притежава жилава сърцевина и работна повърхност с голяма твърдост. Неговите размери оказват влияние на височината на буталото и на праволинейно-възвратно движещите се маси.

Буталните болтове се изработват от стомани 20, 15ХА, 15ХМА, 40ХА, 12Х2Н4А, 12ХНЗА, 18ХНМА и др. При ползуване на въглеродна стомана се прибягва до повърхностно закаляване с ТВЧ, а ниско въглеродните стомани се подлагат на циментация с дълбочина 0,8—1,5 мм. Повърхностната твърдост на болта трябва да бъде НКС 50—62. Якостта му се повишава чрез постигане на по-висока гладкост на всички обработвани повърхнини и термохимична обработка -циментация или азотиране.

БУТАЛНИ ПРЪСТЕНИБуталните пръстени предотвратяват проникването на газове от над буталното

пространство в картера и постъпването на масло в горивната камера.Пръстените работят при тежки условия — голяма скорост на плъзгане, недостатъчно мазане, пряк контакт с газове с висока температура и допълнително топлинно натоварване от отделената топлина при триенето им в стените на цилиндъра. Поставени в цилиндър с определен диаметър, те трябва да заемат форма на окръжност, да прилягат плътно към стените, да оказват радиален натиск по цялата периферия и да имат определена хлабина в мястото на среза (ключа на пръстена).В каналите пръстените трябва свободно да се движат при хлабина 0,04—0,08 мм. Дълбочината на канала се определя между канавката и вътрешната стена на пръстена. Радиалният натиск на пръстените с различно предназначение е 0,1—2,5 МРа и се изменя в определена зависимост.

За увеличаване на износоустойчивостта едновременно с избора на материал се подбират и защитни покрития. Прилага се плазмено напластяване на молибден, използуване на антифрикционни пълнители, поресто и твърдо хромиране. Ефективно и икономически изгодно е порестото хромиране.. По външната страна на пръстена се нанася слой 0,10—0,25 мм хром с голяма твърдост (НВ 800—1000) и сравнително

96

нисък коефициент на триене с чугуна (0,059 вместо 0,095 за чугун по чугун). Маслото се задържа в порите на хромовото покритие и подобрява мазането, особено при първия уплътнителен пръстен.

Изискванията на които трябва да отговаря материала за изработване на пръстени са:

o висока износоустойчивост в условията на гранично триене;o висока механична якост в целия температурен режим на работа на цилиндрово

буталната група;o високи антифрикционни качества на двойката пръстен – цилиндрова втулка;o бърза преработка към профила на повърхността на цилиндровата втулка.

Най добрия материал за изработка на пръстени е чугун с повишено съдържание на фосфор – до 0,8%, легиран с хром до 0,3%, никел до 1% и титан, молибден, ванадий и мед. Оптималната структура на пръстена трябва да бъде дребнопластинчата перлитна основа с включен дребнопластинчат графит и фосфидна евтектика. На тези условия отговарят чугуните марка СЧ18-36, СЧ21-40, СЧ28-48.

При форсирани двигатели се използват и бутални пръстени изработени от стомана Х12МТ, 65Г ,при задължително азотиране на цилиндровите втулки с цел намаляване на износването.

ГАЗОРАЗПРЕДЕЛИТЕЛЕН МЕХАНИЗЪМГазоразпределителният механизъм е предназначен да управлява газообменния

процес свързан с процесите протичащи при горенето в цилиндрите на двигателя както и да осигурява ефективно очистване и пълнене на цилиндрите. Отварянето и затварянето на смукателните и изпускателните клапани на двигателя (смукателни и изпускателни

отвори) се осъществяват по закон, пряко свързани с движението на буталото, изменението на налягането в над буталното пространство и газодинамичните

явления в всмукателния и изпускателния тракт на двигателя,. Клапаните на съвременните двигатели са разположени в цилиндровата глава и

най-често имат оси, успоредни на оста на цилиндъра. това изпълнение на клапанния механизъм позволява получаването на компактна горивна камера, намаляване на хидравличните съпротивления на смукателния и изпускателния тракт, намаляване възможността от детонационно горене при карбураторните двигатели. С наклонени оси са клапаните при някои двигатели, където това се налага за съгласуване с прилаганата камера на горене и използуване на допълнителни възможности за увеличаване диаметрите на смукателните и изпускателните отвори. Броя на клапаните и тяхното разположение в цилиндровата глава зависи от:

начина на организация на работния процес; предназначението на двигателя; степен на бързооборотност; схема на механизъма на газоразпределение конструктивното изпълнение

на цилиндровата глава. По брой едноименните клапани могат да бъдат по един, два или и повече на

цилиндър. Те могат да се задвижват поединично или групово направо от гърбиците на разпределителния вал, чрез кобилица, задействувана от вала, или чрез повдигач, повдигателен прът и двураменна кобилица.

Клапаните работят при тежки условия: големи механични и топлинни натоварвания, удари при затваряне в гнездото, затруднено охлаждане и ограничено

97

мазане. Изпускателният клапан е подложен на високи циклични топлинни натоварвания. Газовете цилиндъра излизат със скорост, по-голяма от 600 m/s, и температура до 1370—1470 К при карбураторите и до 1070—1170 К при дизеловите двигатели. Температурата на главата и изпускателния клапан достига до 770—970 К при дизеловите и 1070 - 1120 К при бензиновите двигатели. При смукателния клапан температурите са по-ниски и не надвишават 670—770 К.

Уплътнителните повърхности на клапаните и гнездата са атакувани от горещите газове и от продуктите на горене, от нежелани примеси, като сяра, олово и др. Решаващо влияние за надеждната работа на клапаните оказват характерът на протичане на работния процес, конструкцията на цилиндровата глава, на клапанния механизма и на профил на гърбиците на разпределителния вал, материалът на (клапана и клапанното гнездо, качеството на горивото и др.

Изпускателните клапани се изработват от огнеупорни стомани Х12Н7С, 40Х10С2М, 30Х13Н7С2. Това са хром-никелови стомани с аустенитна структура, издържащи температури до 1120 К. За по-малко натоварените смукателните клапани се използуват хром-силициеви (38ХС), хром-никелови (40ХН, 50ХН) и хром-молибденови (40ХНМА) стомани.

Ъгълът на фаската на клапаните обикновено е 45°. Намаляването на този ъгъл увеличава проходното сечение, но наред с това води до по-голямо изменение на направлението на преминаващия поток и до повишаване газодинамичните загуби. Формата на главата, фаската и плавността на прехода към стеблото определят условията на обличане и пряко влияят на температурното състояние на клапана на газодинамичното съпротивление и на пропускателната му способност. Конструкцията на главата на клапана е пряко свързана с недеформируемостта му, условията на произ-водство и неговата стойност.

Температурата на клапаните на форсираните двигатели се намалява чрез увеличаване диаметъра на стеблото, удължаване на направляващата втулка и намаляване на хлабината й със стеблото. При двигатели с голяма топлинно натоварване се прилагат и допълнителни мерки, като например запълване на част от стеблото на изпускателния клапан с натрий 50—60% от целия обем на кухината. Натрият се топи при около 470 К, плиска се в кухината и спомага за подобряване на топлоотвеждането.

Връзката на клапана с тарелката трябва да бъде сигурна, проста и да не намалява здравината на стеблото му. Най-употребявана е разрязаната конусна втулка с тороидален издатък в горната си част, чиито части влизат в съответните конусни или тороидални канали на стеблото, плътно притиснати по външната си конусна повърхнина от стената на талерката под действие на пружината.

При цилиндрови глави, изработени от алуминиеви сплави или от чугун с по-ниски качества, за осигуряване на висока надеждност на клапанното гнездо се запресоват седла от материал с повишена якост и топлоустойчивост.Надеждността на клапана зависи от сигурността на уплътнението. Най-малката не плътност води до изтичане на газове и бързо прогаряне. За избягване на този дефект основен фактор е неподатливостта на клапана и гнездото, пряко свързани с равномерността на охлаждането. Направляващите втулки се изработват от перлитен чугун, бронз или металокерамични материали и се запресоват в главата. Дължината им зависи от диаметъра на клапана и от конструкцията на главата. Мазането на стеблото се осъществява от масло, постъпващо от кобилиците. За предотвратяване на прекомерно преминаване на масло през втулката на смукателния клапан при засмукване и

98

проникването му в горивната камера върху стеблото на клапана под тарелката се монтира специална гумена втулка.

Пружината на клапана служи да осигури плътно затваряне и гарантирано движение на клапана по зададения от разпределителния вал закон, без разкъсване, удари и вибрации на звената от кинематичната верига. Най-широко разпространение при двигателите са намерили цилиндричните пружини с постоянна стъпка. При вероятност от възникване на резонансни трептения пружините се изработват с конусна форма или с променлива стъпка Обикновено се поставят по две пружини с обратни стъпки и избягване на заклинването на навивките при счупване на едната пружина.

Механизъма за задвижването на клапаните служи за отваряне и затваряне на клапаните по определен закон свързан с фазите на газоразпределение. Задвижването на клапаните се осъществява от разпределителния вал, който е кинематически свързан с коляновия вал на двигателя. Връзката между разпределителния вал и коляновия вал определят в голяма степен начина на тяхното разположение в двигателя.Гърбиците на разпределителния вал могат да бъдат изработени по следните начини:

цели неразглобяеми изработени заедно с разпределителния вал; цели разглобяеми гърбици запресовани на вала. Начина на запресоване е

определен чрез шпонкова връзка позволяваща да не се нарушат фазите на газоразпределение;

двуделни гърбици .

Ремонт на корпусни детайли. Най-често срещани повреди:

Пукнатини в областта на присъединителните повърхности, леглата за основните лагери, в лапите за закрепване на ДД към рамата, пукнатини на други места по цилиндровия блок, и др.

Износване и разбиване на леглата за основните лагери, лагерите за разпределителния вал.

Разбиване на леглата за шпилките. Разбиване и износване на преходните детайли между ЦГ и ЦБ. Корозионни и кавитационни повреди по блока. Деформации по блока.

Цилиндрови втулки. Корозия и износване на работните повърхности. Побитости по опорния фланец. Износване и побитости по центровачните пояси. Деформация на втулката. Корозионни и кавитационни разрушения по външната повърхност. Пукнатини в областта на опорния фланец.

Бутала. Износване на каналите за пръстените. Износване на отвора за буталния болт. Износване на буталото в областта на направляващата част и челото. Здирания и побитости по буталото. Разплавяне на челото на буталото. Пукнатини по буталото. Износване на пръстените.

99

Блокиране на пръстените в каналите. Износване на буталния болт. Пукнатини по болта.

Мотовилки. Корозия. Огъване и усукване. Износване на леглата за мотовилковите лагери и леглото за втулковия лагер. Нарушаване на пресовата сглобка мотовилка-втулков лагер. Износване на лагера на прецепната мотовилка. Износване на пасваните болтове. Разбиване на шлиците. Пукнатини. Нарушаване на пресовата сглобка мотовилка-дюза за охлаждане.

Колянов вал. Огъване и усукване на вала. Износване на основните и мотовилковите шийки. Надиране на шийките. Пукнатини по вала. Разпределителен вал. Огъване. Износване на шийките за лагерите. Износване на гърбиците. Разбиване на резбите при демонтируеми гърбици. Корозия.

Цилиндрови глави и клапани. Износване на направляващата част на клапана. Износване и побитости в областта на талерката. Изкривяване на клапана. Корозия. Нагар. Пукнатини по главата. Разбиване на леглата за клапаните. Пукнатини по главата в областта на преходните мосчета. Пукнатини по пред камерата и разбиване на отворите за горелката. Пукнатини по кобилиците. Износване на лагера за кобиличните валове. Разбиване и износване на гърбицата за декомпресия. Разбиване на резбата за регулировъчните болтове. Изкривяване на повдигачите. Износване на ролката и лагера. Износване и разпресоване на сферичните легла в повдигачите.

100

РЕМОНТ НА СПОМАГАТЕЛНИТЕ СИСТЕМИ ВА ВОДСНАБДИТЕЛНА СИСТЕМА.

Служи за осъществяването на циркулация на вода преминаваща през: радиаторите блокове, водната система на двигателя, топлообменниците за маслото на двигателя и топлообменниците за маслото на ХПК, охладителя на въздуха за свръх пълнене Освен това системата позволява извършването на подгряване на кабината на машиниста, подгряване на ДД, подгряване на горивото и маслото.

Водната система може да бъде: открита(прилага се при средно температурно охлаждане - температура на водата на изхода от двигателя 85 - 90С0); закрита(при температура на водата 1200С) или известна още като високотемпературно охлаждане. В зависимост от начина на свързване на елементите в системата тя може да бъде: едноконтурна(ДД - ВВТ - ВП); двуконтурна(основен контур ДД - ВВТ - ВП, втори контур ВМТ - ВП); три контурна(основен контур ДД - ВВТ - ВП, втори контур ВМТ - ВП, трети контур ОВС -ВВТ - ВП). Основните елементи на водната система са: ВМТ, ВВТ, ВП, тръбна арматура, ОВС, разширители, водни резервоари, калорифери.

101

Главното предназначение на охладителната система на дизеловия локомотив е да разсейва в околната среда топлината, отделяна в охлаждащата вода и в маслото на локомотивния дизелов двигател (ЛДД), а при локомотивите с хидравлична предавателна система(ХПС) и в маслото на хидропредавателната кутия и по такъв начин да осигурява нормални условия за работа на тези агрегати. При локомотив със свръхпълнене на дизеловия двигател охладителната система отвежда и излишната топлина от въздуха, постъпващ в цилиндрите на двигателя. Освен това, охладителната система изпълнява и някои допълнителни функции: предварително подгряване на дизеловия двигател преди стартиране, поддържането му в затоплено състояние при продължителен престой в зимни условия и отопляване на кабината на машиниста.

Към охладителната система спада цял комплекс устройства: топлообменни апарати от типа "течност-газ" (водовъздушни и масло въздушни радиатори) и "течност-течност" (водомаслени топлообменници), циркулационни помпи, вентилатори, система от канали и тръбопроводи, уреди и апарата за контрол н регулирано работата на системата, агрегати за задвижване на вентилатора и помпите. Прието е устройствата, предназначени за охлаждане на тяговите електрически машини в дизеловите локомотиви с електрическа предавателна система, да не се считат за елементи от охладителната система и да се разглеждат отделно.

При проектирането на охладителната система се изхожда не само от количеството топлина, което тя трябва да разсейва в околната среда, но и от изискванията за поддържане в определени граници на температурите на охлаждащата вода и на маслото на дизеловия двигател и на хидропредавателната кутия.

Максималната стойност на температурата на охлаждащата вода на изхода на дизеловия двигател се ограничава главно от два фактора:

термичнине напрежения в топлинно най-натоварените части на двигателя (цилиндрова глава, бутало, бутални пръстени, цилиндрова втулка);

свойствата на смазващата течност, които при високи температури се влошават. Във връзка с това температурата на охлаждащата вода на изхода от двигателя в

повечето локомотиви не надхвърля 85-96°С, а при локомотиви с високотемпературна охладителна система – 1100-1200 С0. По същите причини се ограничава на 80-85°С и температурата на маслото на изхода на дизеловия двигател. За да се избегне прегряване на ХПК температурата на излизащото от нея масло не бива да надхвърля 940 -980 С0.

Редица изследвания през последните години показват, че температурата на водата, напускаща дизеловия двигател, не бива да бъде по-ниска от определена минимална стойност. Изпълнението на това условие е свързано със стремежа да се намали износването на някои части на двигателя главно на цилиндровата втулка и буталната група.

Температурите, с които охладената в радиатора вода и охладеното масло постъпват отново в дизеловия двигател и хидропредавателната кутия , също трябва да се движат в определени граници. Те не бива да бъдат много по-ниски от съответните температури на изхода на тези агрегати, тъй като в такъв случай, вследствие големите температурни разлики, би възникнала опасност от поява на деформации или пукнатини в някои части, като например цилиндровия блок, цилиндровите глави и други.

По тези причини температурите на входа на агрегатите трябва да бъдат по-ниски от тези на изхода им както следва:

на охлаждащата вода на дизеловия двигател - с 6 - 10°С; на маслото на дизеловия двигател - с 10 - 15°С;

102

на маслото на хидропредавателната кутия - с 10 - 12°С.

Радиаторни блокове – служат за охлаждане на водата и маслото чрез обдухване с атмосферен въздух. Това са топлообменници от типа “течност – газ”. Топлообменните апарати, използвани в локомотивите по характера си на работа са “рукуперативни” охладители. Това означава, че топлоносителите в тях преминават едновременно и постоянно обмиват разделящите ги стени, през които топлината се предава от едната течност на другата или от единия флуид на другия. Радиаторните тела са свързани в блокове, както и самите блокове от радиаторни тела са свързани в групи, последователно или паралелно.

ВЕНТИЛАТОРИ ИЗПОЛЗВАНИ В ОХЛАДИТЕЛНИТЕ СИСТЕМИАеродинамичното съпротивление на охлаждащото устройство на локомотива е

сравнително малко, а дебита на въздуха през него е значителен, най-подходящи в случая са осовите вентилатори, които имат следните предимства пред центробежните:

по – проста конструкция; по – висок коефициента на полезно действие; по – голяма компактност на конструкцията; по – малка маса; по – голяма ремонтопригодност; по – висока надеждност.

Задвижването на вентилаторите на охладителната система може да бъде осъществено по няколко начина:

механично – използва се в маневрените локомотиви. електрическо – използва се масово в локомотивите. хидростатично – задвижване на вентилаторите с помощта на хидропомпи и

хидродвигатели.

Хидростатично задвижване на вентилатора

МАЗИЛНА СИСТЕМАМазилната система на локомотивите служи за непрекъснато подаване на масло в

повърхностите на триене на локомотивния дизелов двигател, колоосните редуктори, предавателната система и др. Мазилната система служи и за отвеждане на топлина от маслото на дизеловия двигател и хидропредавателната система. Системата за мазане на дизеловия двигател и хидропредавателната система позволява конструктивно предварително подкачване на масло към триещите се елементи с цел намаляване на износване в процеса на стартиране (избягва се сухото триене в първоначалния момент).

103

Основен контур - Картерна вана(температура на маслото 85-90С0) - Зъбна маслена помпа - ВМТ(на изхода от топлообменника температура на маслото 65-70С0) - филтър - долен разделителен колектор на ДВГ - към всички триещи възли. Паралелно на основния контур е вързан филтъра за фино пречистване на маслото. Контур за предварително мазане - Маслена помпа с захранване от акумулаторните батерии - разпределителния колектор - датчик за предварително мазане - до всички триещи елементи.Контур за задвижване на ХП, ХМ, и жалузите - Маслена помпа - ХП - Пропорционален регулатор - ХМ - вентилатор на ВВТ.

През филтъра за грубо очистване на маслото, за всеки кръг на циркулация на маслото преминава 85-90% от общото количество масло в системата. През филтрите за фино почистване на маслото преминават 4-9% от общото количество масло.

Филтрите за фино почистване на маслото отстраняват всички примеси, в това число и смолистите и асфалтови образувания, получени в резултат на окисление на маслото и въздействието на високата температура на системата.

ГОРИВНА СИСТЕМАГоривната система на дизеловия локомотив е предназначена да съхранява

горивото необходимо за функционирането на локомотива, подаването му към елементите на горивната система на локомотива и неговото пречистване преди постъпването му към горивонагнетателните помпи и горивовпръсквачите.

Главен горивен резервоар - гориво качваща помпа - разходен резервоар - филтър за грубо очистване - филтър за фино очистване - горивна помпа високо налягане - дюзи - резервоар за връщащото гориво.

В зависимост от конструктивното изпълнение на горивните системи на локомотивите различават се два вида системи:

Горивна система с разходен резервоар; Горивна система без разходен резервоар.

Горивните резервоари на локомотивите са конструирани така, че температурата на горивото в резевоара се поддържа в границите на 35-55С0 независимо от външната температура.

Горивокачващите помпи монтирани на локомотивите зъбни или роторни. Зъбните горивни помпи са масово изпълнение и по нищо не се различават от зъбните маслени помпи. Роторните помпи са монтирани на на някои Рески локомотиви (07). Рядко се използват и бутални горивни помпи – този тип помпи беше монтиран на локомотивите от серия 04.

Дебита на горивокачващите помпи е 2-3 пъти по-голям от необходимия за работа на дизеловия двигател при максимално натоварване. Тази висока производителност е необходима за поддържането в горивопроводите на постоянно налягане и компенсиране на пада от налягане при преминаването през отделните елементи на горивната система, това е особено важно при горивни системи снабдени с подгреватели на горивото.

Филтрите за грубо очистване на горивото са предназначени да задържат частици с размери 0,1-0,2мм. Филтрите за грубо очистване са изпълнени от мрежеста конструкция, но се срещат и пластинчати филтри. Филтрите за фино очистване на горивото, задържат частици с размери до 0,005мм.

104

УСТРОЙСТВО И РЕМОНТ НА ТРАНСФОРМАТОРИТЕ.Трансформаторите служат да понижат напрежението на контактната мрежа до

работното напрежение на тяговите двигатели. Повече от 80% от мощността им е необходима за захранване на тяговите двигатели, т. е. изразходва се за тягови нужди. Поради тази причина локомотивните трансформатори на е. п. с. за променлив ток се наричат още тягови трансформатори. При тяговия трансформатор има възможност за регулиране на напрежението на тяговите двигатели.

Видове: в зависимост от охлаждането - маслени и въздушни. в зависимост от броя на намотките - двунамоткови , тринамоткови. в зависимост от броя фази - еднофазни, трифазни.

Някой основни параметри на трансформаторите:Допустимо натоварване - продължителния режим на работа на трансформатора

при който е пресметнато износването на изолацията от нагряването.Претоварване - такова натоварване което може да издържи трансформатора без

това да се отрази на изолацията на намотките.Натоварваща способност - сумата от допустимото натоварване и претоварване.

Главните активни части на трансформатора; магнитопроводът; намотките.

105

Конструктивните части; Казан; притягащи траверси и шпилки; допълнителните - охладителна маслена система и принадлежностите й; изводни изолатори и др.Магнитопроводите биват два типа;

Ядрени; броневи.

Магнитната верига на ядрения магнитопровод е неразклолена. Ядрата и яремите са със стъпаловидно сечение.

Магнитната верига на броневия магнитопровод е разклонена. Ядрото е със стъпално сечение, а яремите и крайните бедра са с правоъгълно сечение. Магнитопроводите са събрани от листова електротехническа стомана с дебелина 0,35 мм. Листовете са изолирани помежду си. За намаляване на магнитните загуби в стоманата се добавя 3 до 4% Si. Листовете на магнитопровода се стягат здраво в пакет.

Намотките на трансформатора трябва да са механично здрави, с добра изолация, да имат проста и евтина технология на изработване. Изолацията на намотките трябва да е маслоустойчива. Проводниците за намотките са от Си или А1, с кръгло или | правоъгълно сечение.

Според разположението на намотките върху ядрото те се] делят на два основни вида;

Концентрични; редуващи;

При концентричните намотки проводниците се навиват по винтова линия в един или няколко слоя и образу-ват тънко.стенна цилиндрична бобина. Охлаждащите канали са аксиални и се оформят с изолационни летви, поставени между бобините.

Редуващите се намотки са съвкупност от дискови намотки с радиално изведени краища. Каналите за маслото са ра-диални, изолацията между отделните групи е от шайби от изолав ционен материал, укрепени с радиални клинове.

Цилиндричните намотки имат по-малка механична якост в радиално направление в сравнение с дисковите. Дисковите намотв ки се охлаждат по-добре, но изолацията между тях е -по-сложна. Междунавивковата изолация е от текстилна лента, конци или изолационна маслоустойчива хартия.

Краищата на отделните секции се разполагат така, че свързването им с клемното табло да става лесно чрез шини или кабели, по възможност отгоре на казана. През капака или стените на казана те се извеждат с проходни изолатори.

Казанът е маслена вана, в която е поставена активната част на трансформатора. Той е и носеща основа на съоръжението. Капаците, с които са запушени отворите, са уплътнени с маслоустойчива гума. За свързване на маслопроводите на определени места върху казана са затворени тръби с фланци. За поемане на обемното разширение на маслото при нагряване над казана е закрепен маслоразширител. Той има изсушител на въздуха и указателни приспособления.

На електрическите локомотиви от серия 43 и 43Р са монтирани трансформатори тип LTS-4,2/25. Този тип трансформатори се отличават с намалени размери, маса и височина. Капакът на казана е вдълбнат и похлупва като камбана дъното на казана.

Казанът на трансформатора се състои от капак и дъно. Отстрани на капака са закрепени носещи греди. Удължените им краища стъпват върху напречните греди на рамата на коша. Капакът има отвори, използувани за монтаж и преглед на активната

106

част на трансформатора. От едната страна на казана има широк отвор, преграден с изолационна плоча . Тя отделя кутията на превключвателя на степените от казана. Над капака е разположен на стойки маслоразширителят. От двете му страни са закрепени указателят, показващ нивото на маслото, и изсушителя на въздуха. Захранващите изводи на намотките са медени през казана с проходни изолатори. Изводите и секциите на автотрансформаторната намотка са запоени към. контактни гнезда, преминаващи през изолационната плоча .

На тръбопровода, свързващ казана с маслоразширителя, е монтирано газовото (бухолцово) реле . В релето се събират газовете, отделени в казана. Релето има две степени на действие зависимост от количеството на газовете.

Маслопроводите на циркулационната маслена система се присъединяват към фланците на крановете . Охладителната система, включва две центробежни помпи и два радиатора, който, обдухват принудително с въздух.

Активната част на трансформатора лежи върху носещи призми и тавата на казана.Магнитопровадът на трансформатора е ядрен тип. И се от две ядра и три ярема. Той е стегнат на три места с помощта на траверси и шпилки.

Намотките на трансформатора са дискови с радиални маслени канали. Изолацията на намотките спрямо металната конструкция (корпуса) е усилена от гетинаксови шайби. Изолацията към ядрата се осъществява от призматична гилза, в която се промушва пакетът. Изолацията спрямо стените на капака е подсилена от вертикални странични плочи.

Трансформатор тип LTS-4,2/25Тягов трансформатор при електрическите мотрисни влакове от серия

32.При електрическите мотрисни влакове от серия 32 е монтиран еднофазен понижаващ трансформатор. От вторичните му намотки получават напрежение силовите вериги на тяговите двигатели, силовите вериги на спомагателните машини, както и веригите за отопление и осветление на салоните на вагоните.

Трансформаторът е конструиран за работа при сътресения и е предназначен за монтиране под рамата на вагона.

Активната част на трансформатора, състояща се от магнитопровод с намотки, е поставена в казан. Той служи за резервоар на маслото и предпазва активната част от

107

механични повреди. Казанът се затваря с капак, уплътнен с маслоустойчиво гумено уплътнение.

Магнитопроводът е ядрен тип. Ядрата са разположени успоредно на оста на железния път. Събран е от листова електротехническа стомана с дебелина 0,35 мм. За намаляване на загубите от вихрови токове всеки лист е покрит със слой от изолационен лак. Намотките са разположени кон центрично. Главната изолация е бакелитов цилиндър към ядрото и шайба на челата на яремите. Освен аксиалните главни маслени канали бобините имат и радиални канали за маслото. За обезопасяване при пробив между първичната намотка за високо напрежение и останалите намотки за ниско напрежение те имат по една заземена точка.

Първичната намотка е разположена върху ядрата на магнитопровода и е изолирана от тях с бакелитов цилиндър. Между бобините на намотката и изолационния цилиндър са поставени клинове. С тях се укрепват бобините и същевременно се образу-ват надлъжни маслени канали.

Вторичната тягова намотка е поставена върху първичната и е изолирана от нея. Вторичната намотка е разделена на осем последователно свързани секции. В зависимост от броя на включените секции напрежението на тяговата намотка се изменя от 276 до 2208 V. На външния изолационен цилиндър върху ядрото се намира намотката за отопление, а върху другото ядрото — намотката за собствени нужди.

Магнитопроводът с намотките е потопен в казан с трансформаторно масло. То служи за охлаждане на намотките и магнитопровода. Краищата на намотките са изведени през проходни изолатори на челната стена на казана в отделна камера, затворена със сваляем капак.

Специфичните условия, при които работи трансформаторът, изискват допълнително охлаждане. То се осигурява чрез принудителна циркулация на трансформаторното масло през радиатори, които се охлаждат допълнително. Циркулацията на маслото се извършва от моноблокова маслена помпа. Маслото се засмуква от горния най-силно нагрят слой и се изпраща по тръбопровод към радиаторите, където се охлажда. Охладеното масло постъпва в маслените канали на намотките. На маслопровода, съединяващ казана с радиаторите, са монтирани спирателни кранове. Те позволяват да се извършва демонтаж и монтаж на радиаторите, без да се източва маслото от казана.

Казанът не е снабден с масло-разширител, поради което не се запълва целият му обем с масло, В горната част на казана (над намотките) е монтиран успокоител на маслото, състоящ се от метален лист с отвори. Нивото на маслото се контролира с помощта на маслопоказателно стъкло, монтирано на казана и защитено с метален капак. Температурата на маслото се измерва с термометър — манометричен тип.

ОСНОВНИ ЕЛЕМЕНТИ НА СИЛОВИТЕ ТРАНСФОРМАТОРИ ( КАЗАН, КАПАК, РАЗШИРИТЕЛ, ГАЗОВО РЕЛЕ).

Магнитопроводи но силовите трансформатори - комплект от пластини изработени от електротехническа стомана(студено или горещо валцувана) или друг феромагнитен материал, събрани по определен начин и геометрична форма и служещ за локализация на основното магнитно поле на трансформатора. Пластините от които се изработва магнитопровода са изолирани двустранно. Магнитопроводите биват два типа: прътов (Състои се от вертикални пръти със стъпаловидно сечение с форма близка до окръжност върху които се монтират намотките с цилиндрична форма. Горната и долна част на магнитопровода се наричат яреми), броневи(хоризонтално

108

разположени правоъгълни пръти на които се монтират намотките със същата правоъгълна форма).

Намотки на силовите трансформатори - конструкцията на намотките се избира в зависимост от мощността на трансформатора, номиналното напрежение на намотките и сечението на проводника. В зависимост от посоката на навиване намотките биват: леви и десни, еднослойни и многослойни, дискови спирални единични и дискови спирални сдвоени. В зависимост от разположението на намотките на прътите на магнитопровода : концентрични и редуващи се. В трифазните трансформатори началата на намотките се означават с A,B,C а краищата с X,Y,Z за високото напрежение;началата Aм,Bм,Cм а краищата с XмYм,Zм за средното напрежение, а ниското напрежение се означава a,b,c, начало x,y,z край.

Превключващи устройства - по конструкция и функционално предназначение превключващите устройства представляват, комутиращ апарат, състоящ се от контактори, задвижване, механическа предавателна система, и различни прибори осигуряващи неговата нормална работа.

Входни и изходни изолатори - изработени от порцелан и кухи в средата за преминаване на тоководещата шина която е с правоъгълно или кръгло сечение с резба от двата края за монтиране на проводниците .

Размерите и конфигурацията на изолаторите зависи от предназначението на трансформатора, и от напрежението. Колкото е по-високо напрежението толкова по-големи са изолаторите. Сечението на тоководещата шпилка зависи от силата на тока.

Резервоар - в него е монтирана активната част на трансформатора и други негови елементи. Формата на резервоара е близка до формата на активната част на трансформатора.

Разширител - служи за компенсация на изменящото се по обем масло в трансформатора. Обема на разширитела е 8-10% от общото количество масло намиращо се в резервоара.

Газово реле - служи са сигнализация за появя на повреда в трансформатора свързана с местно нагряване и по-следващо разлагане на маслото с отделяне на газ.То реагира и при рязка загуба на масло вследствие пробив на казана. При големи аварии в трансформатора газовото реле го изключва от системата.

Въздухоизсушител(служи за предпазване на маслото от овлажняване и представлява цилиндър запълнен със силикагел) и термосифонен филтър(служи за непрекъснато почистване на маслото в трансформатора той също представлява цилиндър запълнен със силикагел но маслото непрекъсната циркулира през него и на определен период от време силикагела се подменя автоматично).

ИЗПИТВАНЕ. определяне на коефициента на трансформация и групите на свързване - служи за

проверка на броя намотки, съединяването им и схемата на свързване. Проверката се извършва като се подава не по-малко от 2% от номиналното напрежение на всяка фаза и при всички степени на напрежения.

измерване съпротивлението на намотките с постоянен ток. измерване на токовите загуби при празен ход и късо съединение - с цел

откриване на дефекти в магнитната система на трансформатора. измерване на съпротивлението на изолацията на намотките - трябва да бъде в

границите от 300 - 600мегаома.

109

изпитване на електрическа якост на главната изолация при повишено напрежение с промишлена честота - проверява се електрическата якост на изолацията на намотките при различни напрежения и всяко едно от тях към заземените части на трансформатора.

Неизправности по трансформаторите и възможни причини за появата им.Елементи на

трансформатораНеизправност Причина за поява

Намотки междунамотково късо съединение

естествено стареене на изолацията

систематично претоварване на трансформатора

динамически усилиястареене на изолацията

не добра изолация на проводника“на маса” или междуфазно

късо съединениевътрешни и външни пренапрежения

деформация в намотките следствие протичане на голям ток

прекъсване на връзките прогаряне на изводи вследствие на лоша връзка

механически усилияПревключвател отсъствие на контакт нарушена регулировка на устройството

разплавяне на контактните повърхности

късо съединение

искрене при превключване то

Изолатори пробив на изолатор пукнатини в изолатораовлажняване и запра шаване на повърхностите

мулипса на силикон върху ребрата

Магнитопровод нарушена изолация между отделните листове, или свързващите болтове

хлабав магнитопроводкъсо съединение в контура на магнитопровода при заземяването му от към намотките ниско

или високо напрежениеКазан и арматура теч на масло пукнатини по казана

не плътности в фланцовите съединенияповреден кран за взимане на проба.

110

УСТРОЙСТВО И РЕМОНТ НА ТД И ГГ.

Тяговите двигатели (ТД) са електрически машини в локомотива, които превръщат подадената им електрическа енергия в механична работа и привеждат в движение подвижния състав. Те са основните електрически машини на локомотивите — създават необходимата тягова сила.

Освен тяговите двигатели в тяговия подвижен състав се използуват и други електрически машини със спомагателни функции — спомагателни електрически машини.

По предназначение тяговите електрически машини се делят на: Тягови двигатели. Служат за задвижване на колооси на тяговия подвижен

състав . Поради обратимостта си ТД могат да работят и като генератори при електрическо спиране.

Тягови генератори и преобразуватели на тока. Спомагателни машини (СМ). Допринасят за създаване на нормални условия за

работа на главните тягови съоръжения и за безопасно движение на влака. Тук спадат електрическите двигатели на компресори, вентилатори и помпи.Особен вид спомагателнимашини са възбудителните генератори.Съвременните ТД се строят с номинални мощности за една колоос 300—500kW

за промишлени електрически локомотивк; 600—1000 kW за магистрални електрически локомотиви. Номиналните им напрежения достигат до 3000 V.

При работа на колекторните машцни се появяват искри върху различни точки на колектора. Краткотрайните слаби искри предизвикват само потъмняване на колектора, без да увреждат контакта между четка и колектор. При продължително действие на

111

силни искри обаче се повреждат и колекторът, и четките. При определени условия може да се получи образуване на мощна електрическа дъга около колектора — кръгов огън. Натоварването на ТД се ограничава главно от недопустимото искрене по ко-лектора. Искрите под четките се дължат на причини от механичен или електромагнитен характер.

Някои ог механичните причини за искрене са: изпъкнала над ламелите междуламелна изолация предизвикваща отделяне на

четките от колектора; надиране по работната повърхност и следи от механична обработка по

ръбовете на ламелите; недопустимо износване на лагерите на ТД; неплътно или непостоянно прилягане на четките по цялата им повърхност

(неправилно пасване на четките); понижен натиск на четките; овалност или биене на колектора; дефекти в закрепването на четкодържателите; удари вследствие на износване или счупване на зъби в редуктора или

вследствие на окопаване на бандажа; изместване на четките от геометричната неутрала или на полюсите от

магнитната ос поради неточности при монтажа.Електромагнитното искрене се дължи главно на комутацията —комутационно

искрене. Безискрова комутация е възможна само при точно компенсиране на реактивното електродвижещо напрежение от комутационното електродвижещо напрежение.

В двигателите, захранвани с пулсиращ ток, освен реактивното електродвижещо напрежение и комутационното електродвижещо напрежение в комутиращата секция се индуктира и трансформаторно електродвижещо напрежение, пропорционално на честотата на пулсациите.

За безискрова комутация при тези двигатели трябва реактивното електродвижещо напрежение, комутационното електродвижещо напрежение и трансформаторно електродвижещо напрежение взаимно да се компенсират във всеки момент.

Това е възможно само при точно определена честота на въртене , тъй като трансформаторно електродвижещо напрежение не зависи от честотата на въртене, докато реактивното електродвижещо напрежение, комутационното електродвижещо напрежение зависят от оборотите.

По споменатите причини комутацията на ТД се влошава, когато той се захранва с пулсиращ ток, особено при рязка промяна на натоварването му.

Освен искренето под четките в ТД може да се получи електрическа дъга около колектора, която гори в пространството между два съседни четкодържателя (кръгов огън). Последиците от кръговия бгън за ТД са твърде тежки и отстраняването им е свързано със скъпо струващ ремонт.

Първопричините за кръгов огън са от потенциален характер, те са независими от причините за комутационното искрене. Обаче силното комутационно искрене благоприятствува появата на кръгов огън и при определени условия това искрене може да прерасне в кръгов огън.Потенциалното искрене по колектора се проявява в зоната на свободните, непокрити от четките, колекторни ламели. За да се получи диелектричеи пробив на междината между

112

две съседни ламели, достатъчно е напрежението им да надвиши критичната стойност за запалване на електрическата дъга .

От своя страна, а следователно и моментът на прехвърляне на дъгата, се влияят от редица допълнителни условия:

състав на въздуха в околоколекторното пространство; степен на йонизация; наличие на отложени дребни частички въглен от четките и мед от

колектора в каналчето над междуламелната изолация; ширината на каналчетомежду бронзовите ламели; наличие на заострени ръбове („мустаци") по ламелите и даже непочистени

издатини от материала на ламелите. Експириментално е установено, че възбудената първоначално единична искра с

високата си температура йонизира допълнително околния въздух и облекчава появата на дъги в съседните междини. Вследствие на лавинообразния йонизационен процес броят на отделните къси дъги расте и се наблюдава сливането им в една обща, по-голяма дъга. Появата на мощни дъги по колектора се обуславя от електромагнитни явления в машината при натоварването й, понеже напрежението не се разпределя равномерно.

Първопричина за кръговия огън е деформацията на кривата на разпределение на магнитното поле, а вероятността за появата на кръгов огън ще се определя от следните фактори:

напрежение на машината, включително неговото пулсиране; реакция на тока на котвата — наличие (или липса) на компенсационна

намотка, степен на отслабване на полето, пулсация на тока в котвата; състояние на колектора.

Последствията за ТД от кръгов огън са: обгарят и се разтопяват ламелите, четкодържателните гнезда, самите четки,

лагерният щит, четкодържателният траверс, микаиитовият конусен маншет или силиконовият му бандаж, изолаторите на четко-държателните носачи и др.

При промишлените лакомотиви за постоянен ток кръговият огън е по-неблагоприятен поради факта, че през заземената дъга се свързват накъсо оставалите ТД.

Най-вероятни моменти и условия за поява на кръгов огън са: резките преходи от максимален товар към празен ход и обратно; краткотрайно отделяне на пантографа от контактния проводник (при

голямо токово натоварване) и последващото му допиране; буксуване с голяма скорост на колооста и възстановяване на сцеплението й

с релсата.

КОНСТРУКЦИЯ НА ТЯГОВ ДВИГАТЕЛ ЗА ЕЛЕКТРИЧЕСКИ ЛОКОМОТИВ

За задвижването на колоосите на електрическите локомотиви от серия 40 се използват тягови двигатели с последователно възбуждане, шестполюсни, с допълнителни полюси, но без компенсационна намотка. Предвидени са за пулсиращ ток (30% пулсации на тока в часов режим). Изолациите са на база на

113

силиконоорганични материали, които допускат прегряване спрямо околния въздух 180°С. Конструирани са за опорно-рамно окачване.

Тяговият двигател се състои от статор, главни и допълнителни полюси, котва с колектор, траверса с чехкодържатели, лагерни щитове, кух вал с карданна предавка.

Статорът на тяговия двигател служи и за негов корпус. Той представлява цилиндричен кожух, излят от стомана. Преди започване на механичната обработка след отливането статорът се подлага на рентгенова дефектоскопия, за да се открият скрити дефекти получени в процеса на изработване. От външната страна на статора са отлети и обработени пети за закрепване на конзолите, носещи двигателя. Отлети са също така и пети за клемната кутия за захранване на тяговия двигател. Откъм страната на колектора в статора има правоъгълен отвор за въвеждане на вентилационния въздух, а от задната страна — отвор за отвеждането му.

Върху челните повърхности на статора са обработени две повърхности върху, които лягат лагерните щитове. В статора са пробити отвори, през които преминават болтовете, закрепващи главните и допълнителните полюси.

Главните полюси се състоят от сърцевина, бобина и спомагателни закрепващи елементи. Сърцевината на главните полюси е съставена от отделни листове електрическа стомана с дебелина 1 мм. Отделните листове са скрепени помежду си с осем стоманени нита. Сърцевината на главния полюс се прикрепва към статора с три болта. Болтовете се завиват в стоманен напречник, който минава надлъжно през сърцевината и притяга стоманени листове на полюсната сърцевина към статора.

Надлъжен разрезна тягов двигател 43Р

114

Напречен разрез на тягов двигател 43РБобините на главните полюси са изработени от голи медни шини с размери,

навити надясно, на ребро. Всяка бобина има 10 навивки. Отделните навивки са изолирани помежду си със изолационен материал на основата на хартия или в по-новите конструкции на капронова основа. Цялата бобина е изолирана отвън с три слоя силиконова лента с припокриване.

Бобините на главните полюси са свързани с медни шини. След тяхното поставяне свързващите шини се изолират. Допълнителните полюси създават поток, необходим за индуктиране на компенсиращо електродвижещо напрежение в зоната на комутацията. Сърцевината на допълнителния полюс е изработена от масивна стомана, към която са прикрепени специални, профили за укрепване на бобината. Между сърцевината и корпуса се поставя изолационна подложка за регулиране на магнитната проводимост на допълнителния полюс. Допълнителните полюси се притягат-към корпуса с по два болта, завити направо в сърцевината

Бобината на допълнителните полюси е изработена от гола медна шина с и има 10 навивки. Изолацията им е като тази на бобините на главните полюси. Бобините на главните и допълнителните полюси, след като бъдат изолирани, се формоват на преса, лакират се и се сушат при температура 90 С .

От вътрешната страна па статора откъм колектора е престърган канал, в който е закрепена траверсата, носеща четкодържателите. Траверсата представлява профилен стоманен пръстен и се фиксира с болтове така, че четките да лежат на геометричната неутрална линия. Към траверсата са закрепени чрез резба по два (на всеки четкодържател) изолирани носача. Четкодържателят се закрепва с две планки , стегнати към носачите. Тялото на четкодържателя е месингова отливка с четири камери за четките и четири гнезда за притискащите пружини. Натискът на четките се регулира чрез коронна шайба и щифт в граници 24—28 N. Четките са двойни, въгленови.

Котвата се състои от вал, котвен пакет, котвена намотка и колектор.Валът е кух и е съставен от три части — средно цилиндрично тяло и два кухи стоманени вала. Прикрепването на валовете към тялото става, като те се допират по обработени повърхнини и се притискат с помощта на болтове.

Котвата е окачена на лагерните щитове с ролкови лагери. Направляващият лагер (откъм страната на задвижването) е аксиално нефиксиран и носи само радиалните

115

натоварвания. Опорният лагер е фиксиран с пръстен и понася ак-сиалните сили. Вътрешните пръстени на лагерите са набити върху валовете, а външните със сепараторите — в лагерните щитове. Отвън лагерите се затварят със стоманени капаци.

Роторния пакет е запресован върху външната цилиндрична повърхност на вала. Роторния пакет е събран от пластини от листова електротехническа стомана е дебелина 0,5 мм, изолирани помежду си с лак. Охлаждането му се осигурява от вентилационни канали. Пакет е стегнат между два намоткодържателя Цилиндричните повърхнини на техните венци поддържат челните съединения на роторната намотка. Венецът и главината на всеки намоткодържател са съединени със спици, конто не пречат за преминаването на охлаждащия въздух.

Роторната намотка е листова и има шест паралелни клона. Намотката е двуслойна, на всеки слой в един канал се намират активните страница три различни секции. За да се намали индуктивпостта на секциите и да се подобри комутацията, всяка секция има само по една извивка, образувана от два паралелнипроводника. Междунавивковата изолация е от силиконова лента. Всички активни страни на секциите в един слой са бандажирани със силиконова лента, а между двата слоя и откъм горната и долната страна на канала изолацията е усилена с подложки от неорганична изолация. Каналите са заворени с клинове изработени отдървен материал при старите конструкции или от пласмаса. Челните съединения на котвената намотка са здраво укрепени чрез стоманени бандажи, или чрез бандажна лента от капрон. Те предпазват намотката от деформация вследствие на центробежните сили, които се поя-вяват при буксуване.

Котвената намотка е импрегнирана със импрегнационене лак, който подобрява диелектричната якост на изолацията, има добра топлопроводимост и е устойчив на атмосферни влияния.

Колекторът се състои от пластини, тяло, притискащи конусни шайби и болтове. Колекторните пластини са от мед с прибавка на сребро. Изолирани са помежду си с изолационен материал. Тялото и конусната шайба са стоманени отливки. Притягането на колекторните пластини е с конусна шайба и болтове. Пластините са изолирани от тялото и конусната шайба с пресовани изолационни маншети.

На намоткодържателя има канали, в които се поставят и укрепват тежести при динамичното балансиране на котвата.

Вентилацията на двигателя е принудителна, аксиална. Охлаждащият въздух се нагнетява през отвор на статора откъм-страната на колектора. Въздушният поток се разделя на два паралелни клона. Външният охлажда полюсите и котвата отвън, а вътрешният преминава през вентилационните канали в тялото на котвата. Затопленият въздух излиза през втори отвор на статора. Задният лагерен щит има отвори със затварящи се решетки. Чрез тяхното отваряне се увеличава количеството на охлажда-щия въздух през летния сезон. През зимата те се затварят, за да се предпази изолацията от навлажняване.

Тяговите двигатели на електрическия мотрисен влак серия 32 са четириполюсни, с последователно възбуждане. Вентилацията им е собствена, аксиална, всмукателна.

Статорът има форма на неправилна осмостенна призма. Закрепването на двигателя към рамата на талигата става с две горни и две долни опори. Откъм страната на колектора статорът има три люка, затворени плътно със сваляеми капаци . Изходните вентилационни отвори откъм страната на вентилатора са покрити с мрежа, закрепена с помощта на рамката .

116

За да се намалят неблагоприятните последици от захранването на двигателя с пулсиращ ток, магнитната верига на статора е съставена от масивна част (отлята от стомана) и шихтована част. Шихтованата част се състои от отделни пакети, разполо-жени по вътрешната повърхност на статора.

Сърцевините на главните и допълнителните полюси са шихтовани, а листовете им са стегнати с нитове. Възбудителните бобини са навити от медна шина в два слоя. Изолирани са със стъклено-слюдена изолация. След като се поставят върху сърцевината, те се импрегнират с епоксиден компаунд. Бобините на допълнителните полюси са навити от медна шина в един. слой. Технологията на изработване и поставяне на изолацията е като тази на главните полюси. Между сърцевините на допълнителните полюси и статора са поставени текстолитови подложки стегнати с нитове.

Главните и допълнителните полюси се закрепват към статора с болтове. Те са навити в стоманени подложки с квадратно сечение, които преминават надлъжно през сърцевината на полюса.

Четкодържателите са месингови отливки с по две камери за четките. Четките са въгленови, съставни (две четки в една камера). Те се притискат към колектора от палеца с винтова пружина. Четкодържателите се монтират върху пластмасови конзоли. Конзолите са закрепени към корпуса с болтове. Изводните кабели на тяговия двигател преминават през отвори в статора, уплътнени с гумени втулки. Извън двигателя кабелите са защитени от замърсяване и нараняване на изолацията им с брезентови ръкави.

Котвата е лагерувана в лагерните щитове с ролковите лагери. Всички основни части на котвата са запресовани върху междинната втулка, набита на вала. По този начин валът може да бъде подменян без пълно разглобяване на котвата. Вентилаторът е центробежен, излят от стомана. Главината му е удължена и служи едновременно като заден намоткодържател. Котвеният пакет е шихтован. Каналите на намотката са отворен тип, в горната си част имат форма, осигуряваща закрепването на каналните клинове. Котвата има надлъжни вентилационни канали, разположени в два концентрични реда.

Тялото на колектора е удължено. Външната повърхност на тялото е изолирана и носи уравнителните съединения и предните челни части на секциите. Челните части са бандажирани със стъклолента . Конусът се притяга към тялото с болтове. Той е армиран челно с пластмасовата втулка. Като удължава разстоянието между тоководещите и заземените части на колектора, тя дава възможност да бъде намалена дължината му. Колекторните пластини са от мед, а изолацията им спрямо тялото и конуса е от миканит.

Тяговите двигатели на дизел-електрическите локомотиви от серия 07 са четириполюсни, с последователно възбуждане. Охлаждат се принудително, като въздухът постъпва откъм страната на колектора.

Статорът има форма на осемстенна призма. Отлят е от въглеродна стомана. Главните полюси имат сърцевина и възбудителни бобини. Сърцевината е събрана от пластини, щанцовани от листова ниско-въглеродна стомана марка. Пакетът е стегнат с нитове. Възбудителните бобини са навити от медна шина на плоската й страна в два слоя и са изолирани със стъклотекстолитови ленти. След като се монтират върху сърцевината, те се импрегнират с импрегнационене лак.. Изолацията е от клас F.

Сърцевината на допълнителните полюси е масивна. Изработена е от стомана. Възбудителните намотки на допълнителните полюси са навити от медна шина на ребро

117

в един слой. Изолирани са с азбестова хартия и стъклена лента. Бобините се импрегнират в компаундова смес. Класът на изолацията е клас F.

Бобините на главните и допълнителните полюси се свързват помежду си чрез медни шини. Мястото на електрическите връзки се бандажира с изолационна лента, а шините се закрепват с гумени подложки.

Котвата е лагерувана в лагерните щитове с два ролкови лагера.Котвеният пакет е събран от пластини от листова електротехническа стомана с дебелина 0,5 мм, изолирани от двете страни с изолационен лак. Крайните листове са с дебелина 1 мм. Върху пакета са оформени канали, в които се полагат проводниците на котвената намотка. Пакетът се притиска с опорни шайби, които същевременно са и намоткодържатели. Намоткодържателите се покриват със стъклена тъкан, напоена с епоксиден лак, след което се изпичат.

Върху пакета на котвата са оформени канали, в които се разполагат проводниците на котвената намотка. Във всеки канал се разполагат по две страни на съседни секции. Секциите са изолирани със стъклено-слюдечна лента и един слой стъклена лента. Каналите са изолирани в основата си със стъклотекстолитови подложки.

Колекторните пластини са изработени от мед, легирана с кадмий. В долния си край имат форма на лястовича опашка, позволяваща сигурното им закрепване. Втулката и притискащият конус след запресоване са допълнително укрепени с болтове.

Четкодържателите са месингови отливки е по две камери за четките. В едната камера се поставя една сдвоена четка, а в другата — две сдвоени четки. Натискът на четките към колектора е 41—47 N. Осъществява се със спирални пружини.

ГЕНЕРАТОРИГенераторите са електрически машини, предназначени да преобразуват

механичната енергия в електрическа. Генераторът и задвижващият го двигател образуват дизел-генераторна група. Според вида на произвеждания ток генераторите биват за:

генератори за постоянен ток; генератори за променлив ток.

В дизел-електрическия подвижния железопътен състав намират приложение ге-нераторите от двата типа. В дизел-електрическите локомотиви те са основни елементи на предавателната система, дизелов двигател – главен генератор – тягови двигатели - колооси. При всички дизелови локомотиви и дизел-мотрисни влакове генераторите се използуват и за захранване на електродвигателите на спомагателните машини, като компресори, помпи, вентилатори и др. Използуват се също за зареждане на акумулаторни батерии и за захранване на оперативните електрически вериги.

При дизел-електрическите локомотиви дизеловият двигател задвижва вала на генератор, от който се захранват тяговите електродвигатели. Този генератор може да бъде постояннотоков, както е при дизел-електрическите локомотиви от серии 06—00 и 51—00, или променливотоков, както е при локомотиви от серия 07—00. Тези генератори се наричат главни генератори.

Постояннотоковите главни генератори се използуват за задвижване на коляновия вал на дизеловия двигател при стартирането му. В този случай те работят като стартерни електродвигатели с последователно възбуждане.За възбуждането на главния генератор се използува отделен генератор, наричан възбудителен. Валът на този генератор се задвижва също от дизеловия двигател.

118

Възбудителният генератор може да бъде постояннотоков или променливотоков. Когато е променливотоков, както е при дизел-електрическите локомотиви от серия 07—00, неговото напрежение се изправя, преди да се подаде към възбудителната намотка на главния генератор.

Генераторите, от които се зареждат акумулаторните батерии на дизеловите локомотиви, са спомагателни. Те също могат да бъдат постояннотокови или променливотокови. Задвижването на тези генератори става от дизеловия двигател чрез редуктор, ремъчна предавка или директно.

Постояннотоковите спомагателни генератори са най-често електрически машини с паралелно възбуждане. Напрежението им се поддържа постоянно, малко по-голямо от това на акумулаторната батерия независимо от честотата на въртене на вала на дизеловия двигател. Това се постига с регулатори на напрежението. Спомагателните генератори в дизел-електрическите локомотиви серия 51—00 и серия 06—00 са постояннотокови.

Внякои случаи постояннотокови спомагателни генератори се използуват и за стартиране на дизеловите двигатели. Такива генератори се наричат стартер-генератори. Те са съоръжени с допълнителна възбудителна намотка и при стартиране работят като псстоянноюкови електродвигатели с последователно възбуждане, като се захранват от акумулаторната батерия. След заработването на дизеловия двигател захранването на допълнителната възбудителна намотка се изключва, а се включва паралелната възбудителна намотка и електрическата машина заработва като генератор. Стартер-генератори се използуват в дизел-хидравличните локомотиви от серии 52—00 и 55—00 и в дизел-електрическите локомотиви от серия 07—00.

Главните генератори и тяговите електродвигатели, при тяговия подвижен състав са основните елементи на електрическата предавателна система.

Постояннотоковите главни генератори са машини със смесено възбуждане. Изменението на мощността на главния генератор се осъществява чрез изменение на тока през неговата независима възбудителна намотка, която се захранва от възбудителен генератор. Изменението на тока през тази намотка става пропорционално на изменението на мощността и честотата на въртене на вала на дизеловия двигател при смяна на позициите на контролера на машиниста. По този начин се постига съответствие между мощността на главния генератор и тази на дизеловия двигател.

Когато контролерът на машиниста е на установена позиция, а натоварването на главния генератор от страна на тяговите електродвигатели се изменя (изменя с тока на генератора), посредством система за регулиране на възбуждането на главния генератор се постига изменение на неговото напрежение така, че мощността му да се запазва. При това се установява хиперболична зависимост между напрежението и тока на главния генератор, което осигурява също такава зависимост между теглителната сила на локомотива и неговата скорост на движение. Такава зависимост гарантира плавност на изменението на теглителнат сила на локомотива в целия му скоростен диапазон и не позволява претоварване на дизеловия двигател.

Електрическата предавателна система на дизеловия локомотив серия 06-00 се състои от генераторна група, която включва главен и помощен генератор, здраво свързани като едно цяло, шест тягови електтродвигателя и различни други електрически машини и апарати.

Двата колянови вала на дизеловия двигател задвижват посредством зъбна редукторна предавка с предавателно отношение 1:1,437 котвата на генераторната група. Валът на котвата е лагеруван само от противоположната страна на задвижването върху

119

цилиндричен ролков лагер, а от другата страна чрез фланец и болтове се свързва с фланеца на изходящия вал на редуктора.

Генераторната група има собствена вентилация, като вентилаторът е закрепен върху носач от две чаети на вала на котвата от страната на свързването с двигателя. Въздухът за охлаждането се засмуква от машинното помещение през незадвижваната страна на групата, а от другата страна се издухва в атмосферата..

Главният генератор представлява десетполюсна машина за постоянен ток със смесено възбуждане (компаунд-машина) .

Статорът на главния генератор представлява кух цилиндър от лята стомана с обработени странични фланци и издадени от вътрешна страна основи за закрепване на полюсните пластини. От външна страна статорът има в долната си част водилни крака и хоризонтални фланци с дупки, през които посредством болтове се свързва с рамата на локомотива. От страната на задвижването са разположени четири правоъгълни отвора, които се затварят с капаци и служат за преглеждане и ремонт на колектора и четките.

От вътрешната страна на статора посредством болтове са закрепени главните полюси, направени от електротехническа стоманена ламарина, като на всеки полюс има по три различни намотки:

на външното възбуждане; паралелна (шунтова); противокомпаундна намотка.

Между главните полюси са разположени помощните полюси, закрепени с болтове към статора. Поради по-голямото разстояние между тези полюси и котвата се дава възможност за по-добро разполагане на помощните полюси в сравнение с главните полюси. За тази цел под помощните полюси се поставя по един сравнително по-дебел пакет. Телата на помощните полюси са от масивна стомана и се закрепват с болтове на шест обувки. Това спомага за по-доброто разпределение на магнитното поле, което създават намотките на тези полюси.

Котвата на генератора представлява кух вал, който от външна страна има ребра, върху които се закрепва котвеният пакет с помощта на притискащи пръстени, съответно фланци и стягащи болтове. Поради това, че през котвата преминава голям ток, във веригата на намотката й е включена компенсационна намотка с двадесет успо-редни разклонения.

Намотките са разположени в жлебовете на пакетите на котвата и се притискат отгоре чрез пресовани дървени клинове, които от външна страна се бандажират с тел против изхвръкване навън вследствие действието на центробежните сили появяващи се при въртенето. Отвътре главите на бобините се опират на отлетите носачи за намот-ките, за да може намотките да лежат здраво в гнездата си.

Колекторът се състои от голям брой ламели, които са изолирани помежду си с миканитови пластинки и стегнати общо с пресовъчен пръстен и надлъжни болтове. Целият колектор се закрепя върху специални ребра, свързани с вала на..котвата. Ламелните пластинки са изрязани в надлъжните си краища във вид на лястовича опашка които влизат в съответните профили на ребрата. С помощта на запоена връзка двата края на всяка котвена намотка се свързват с по една отделна ламела на колектора.

От другата страна на колектора двете половинки на всяка котвена намотка са свързани помежду си чрез запояване.

Динамичното уравновесяване на котвата става с помощта, на изравнително-уравновесяващи маси, които се разполагат на пресоващите пръстени на котвата, на

120

пръстените на колектора и на вентилатора. С тези маси се коригират неравномерно разпределените маси на частите на котвата.Токът, който произвежда главният генератор, се отвежда от колектора посредством 10 четкодържателя, всеки от които носи по 6 чифта графитови четки. Четкодържателите лежат върху носачи, които са закрепени посредством изолация върху специални за тази цел мостове.

Помощният генератор представлява осемполюсна машина за получаване на постоянен ток с паралелно възбуждане.

Статорният пръстен представлява кух цилиндър от лята стомана, който от външната страна има четири усилени ребра — носачи с фланци и отвори. Чрез тях и болтове той се свързва със статора на главния генератор и по такъв начин двата генератора представляват една обща група. В средата на снопа ребра има главина с отвор, в който се поставя ролковият лагер на вала на котвата. От вътрешната страна с помощта на болтове са закрепени главните и помощните полюси.

Главните полюси са ламели от електротехническа стоманена ламарина, а помощните са масивни, както на главния генератор.

Бобината на главните полюси са от изолиран меден проводник с кръгло сечение. Във веригата на възбудителната намотка е включено регулиращо съпротивление на регулатора на напрежението. Бързодействуващият регулатор на напрежението регулира възбуждането така, че независимо от всяко натоварване на помощния генератор напрежението на клемите му винаги е 170V.

Котвата на помощния генератор е запресована на общия вал на групата. Котвеният ламаринен пакет и намотката, изпълнена като два успоредни клона, а също така и колекторните ламели образуват активната част на котвата. Пакетните ламарини на котвата са закрепени по същия начин, както на главния генератор. Намотката на котвата е поставена в три изреза, разположени надлъжно в самите пакети и бандажирани против центробежните сили. Колекторът има същото устройство и по диаметър е почти еднакъв като с този на главния генератор.Токът от колектора се отвежда с помощта на осем четкодържателя с по два чифта графитни четки във всеки един.

Електрическа предавателна система на маневрения дизелов локомотив серия 51-00. При този дизелов локомотив двигателят задвижва директно главния генератор за постоянен ток.

Пред ремонтни изпитвания и определяне обема на ремонта. Към тази група ремонтни операции се включват следните задължителни групи работи:

почистване на електрическите машини и подготовка за оглед . преглед на електрическите машини в комплект(външен оглед за откриване на

излезли на повърхността дефекти, радиална хлабина в лагерните възли, състояние на клемната кутия и клемите и др.).

ХАРАКТЕРНИ ПОВРЕДИ ЗА ТД И ГГ.Износване - процес на нормално износване на възли и елементи от ел.

машини вследствие на работата им.Недопустимо износване(преждевременно износване) - в резултат на ниско

качество на вложените при производството материали или на неправилна експлоатация и не спазване на цикличността и периодичността на ремонтите. Обикновено този вид повреда се наблюдава по колектор, четки, намотки и др.

121

Неизправности по корпуса на статора и лагерните щитове - това обикновено са пукнатини появяващи се вследствие на недопустими динамични натоварвания. Разхлабване на болтовете фиксиращи лагерните щитове. Недопустимо износване на лагерите. Заклинване на ротора в статора.

Неизправности по полюсите - под действие на динамичните натоварвания и вибрациите настъпва разхлабване на болтовете крепящи полюсите към статора. Разхлабването на полюсите е опасно вследствие на възможността от задиране на ротора в статора и оказва вредно влияние на комутацията вследствие на намалена въздушна хлабина. Разхлабването на полюсите неминуемо води до нарушаване на изолацията на полюсните намотки както и до разрушаване на дистанционните уплътнения изработени от гетинакс.

Неизправности по ротора - ротора е подложен както на динамически усилия така също и на вибрации вследствие на недопустим де баланс в системата.

Колектора обикновено е най-слабото място на ротора - по него могат да се наблюдават следните повреди: нормално и ненормално износване, разплавяне, окопаване, оцветяване, разрушаване на бандажирането, откъсване на краища от котвените намотки, нарушаване на междуламелната изолация. По ротора могат да се наблюдават и следните други повреди: разрушаване на бандажирането на роторните намотки, надиране по роторния пакет, пукнатини по вала, разпресоване на вентилаторното колело, надиране на шийките и разбиване на лабиринтните уплътнения, разхлабване на връзката носач-роторен пакет, разбиване на карданния съединител и др.

Неизправности по четкодържатела - повредите по този възел се дължат преди всичко на: нискокачествен ремонт, динамични натоварвания, токови претоварвания,появата на искрене и кръгов огън. Повредите които се наблюдават са: пукнатини, разхлабване на фиксиращите болтове, пукнатини по изолаторите, загуба на еластичност на притискащите пружини. По четките могат да се наблюдават следните повреди: нормално и не нормално износване, пукнатини, отчупвания късане на изводите и др.

Разглобяване.Съществуват два основни метода за разглобяване на електрическите машини: вертикален(приложим само за микромашини, защото при използването му за ремонт на ТД и ГГ неминуемо води до разбиване на лагерите и деформация на лагерните щитове), хоризонтален намерил най-широко приложение, но изискващ особено внимание при демонтажа и монтажа на ротора в статора.

Ремонт на колектори (включва следните операции: проверка състоянието на колекторните болтове, проверка на бандажирането, проверка и възстановяване състоянието на връзката колектор-колекторни намотки, възстановяване или оформяне на междуламелните канали, възстановяване на геометричната форма, шлайфане и полиране) , четкодържатели .

Бандажиране и балансировка на ротора(статическа балансировка - ако центъра на тежестта не лежи на оста на въртене то детайла се явява статически неуравновесен, динамическа балансировка - ако центъра на тежестта на ротора лежи на оста на въртене но тя не се явява главна ос на материалната симетрия то такъв ротор е динамически неуравновесен).

Сглобяване и изпитване след ремонт - включва следните операции: външен оглед на машината, проверка свободното въртене на ротора, проверка правилността на монтаж на четките, проверка съпротивлението на изолацията,

122

измерване съпротивлението на ротора и полюсните намотки, проверка въртенето на ротора на празен ход с контрол на контакта между

колектора и четките, изпитване на нагряване - в продължение на един час при номинално напрежение, проверка честотата на въртене на ротора при номинално напрежение и часов ток

при нагрята машина, изпитване на двигателя при повишена честота на въртене - провежда се при

нагрята машина на празен ход в продължение на 2 минути, честотата на въртене се завишава с 25% спрямо допустимата

проверка комутацията на машината - изпълнява се в два режима(при номинално напрежение и двоен часов ток на ротора и при допустимо най-голямо напрежение на колектора и допустимо най-висока скорост на въртене на ротора, съответстваща на последната степен на отслабване на полето).

монтаж на локомотива и изпитване.

ХПК, ХО И ВСЕРЕЖИМНИ КУТИИ НА ТПС.

Конструктивни схеми.ХТ+ХТ; ХТ+ХТ+ХТ; ХТ+ХС; ХТ+ХС+ХС; ХТ+ХТ+ХС; ХТ+МПС; ХС+МПС.

Работни флуиди.Показатели Тип на маслото

ГТ50 Турбинно 22 МС20Плътност,г/см2 0,876-0,891 0,901 0,880

Кинематичен вискозитет при 500С, сантистокса 11-14 20-23 35-45Пламна температура, 0С не по-ниска 170 180 180

Температура на замръзване, 0С не по-висока -28 -15 -15

Хидросъединител(ХС) - не изменя въртящия моментХидротрансформатор(ХТ) - изменя въртящия момент на турбинния вал

във функция от изменението на помпения вал. Прозрачност на ХТ - свойство на ХТ да оказва въздействие на ДД в зависимост от съпротивлението при движение на локомотива.

Комплексен Хидротрансформатор(КХТ) - автоматично преминаване от режим на ХТ в режим на ХС и обратно в зависимост от условията на работа.

Класификация на предавателните системи:Механична предавателна система - енергията от входящия към

изходящия вал се предава чрез главен(или индивидуален)съединител, многостепенна скоростна кутия -редуктор, с превключване на предавателното отношение и допълнителни предавателни механизми. Управлението на ПС става синхронно с работата на дизеловия двигател.

Хидравлична предавателна система - енергията се пренася от течност, циркулираща в затворен кръг между свързаната с коляновия вал на ДД хидропомпа и свързаните с двигателните колела турбина или хидродвигател.

123

Електрическа предавателна система - енергията на ДД се преобразува в електрическа от главен генератор, захранващ тягови двигатели свързани с колоосите чрез редуктор. Регулирането на системата става чрез регулиране на електрическите машини.

Хидромеханична -предавателна система - комбинация от хидравлична и механична предавателна система.

РАБОТНИ ТЕЧНОСТИ НА ХИДРОПРЕДАВАТЕЛНИТЕ СИСТЕМИКато правило в локомотивните хидропредавателни системи като работни

течности се използват само минерални масла.Изискванията предявявани към тези масла могат да бъдат формулирани като:

нисък вискозитет ( за намаляване на загубите от триене), но при запазване на нормални мазилни свойства. Последното е от съществено значение, поради обстоятелството, че мазането на съответните лагери в хидропредавателната система се извършва с работната течност на хидроапарат в нея – това съществено опростява конструкцията;

добри антипенни свойства (при интензивен контакт с въздуха да не образува стабилна пяна);

висока пламна температура, което осигурява възможност за работа при високи специфични натоварвания на хидроапаратите;

съответни за дадените климатични и експлоатационни условия нискотемпературни свойства, препятстващи недопустимо увеличение на вискозитета;

понижена киселинност – съприкосновението на работната течност с детайлите на хидропредавателната система не трябва да предизвикват появата на корозионни разрушения;

устойчивост на емулгиране – водата попаднала в маслото трябва лесно да се отделя;

не токсичност – безвредна за здравето на хората.

Вискозитета е едно от най-важните качества на работните течности (маслата) за хидропредавателните системи. Повишаването му води до увеличаване на загубите от триене, а намалението му води до съответното влошаване на обемния и сумарния коефициент на полезно действие на хидромашините , вследствие на изтичане на работната течност през неизбежните не плътности в конструкцията.

В локомотивните хидропредавателни системи се използва по правила масло с вискозитета по Енглер 0Е 2 -3, определяща се при температура на маслото 50С0 . В същото време в зависимост от типа на използвания вискозиметър, разпространение е

получил и така наречения кинематичен вискозитет - Стокс.

Температурата на маслото оказва съществено влияние върху неговия вискозитет, чрез което определя и стойностите на загубите на енергия при работа на съответната хидромашина.

Влиянието на температурата върху относителното тегло на маслото също дава своето отражение върху стойностите на загубите на енергия при работа на съответната хидромашина.

124

Пламната температура на маслото характеризира неговата изпаряемост и възпламеняемост В локомотивните хидромашини с високи стойности на специфичната мощност е необходимо използването на масла с пламна температура над 160С0 .

Температурата на замръзване на маслото е от съществено значение, особено при експлоатацията на локомотивите при ниски температури на околната среда – за нашите климатични условия стойността на тази температура не трябва да бъде по-висока от 25 С0 .

Киселинното съдържание на маслото се определя като: първично; вторично.

Първичната киселинност се характеризира с наличието в маслото на органични киселини, вследствие на недостатъчното му пречистване и промиване, т.е. вследствие от технологията му на производство. Вторичната киселинност е резултат от окисляването на компонентите на маслото в процеса на експлоатация на хидроапаратите. Като правило първичната киселинност на маслото не се допуска. Намаляването на вторичната киселинност на маслото се извършва чрез прибавянето на антикиселинни прибавки (хидрихинол, анилин и др.).

ТЕХНИЧИСКИ ПРЕГЛЕДИ И РЕМОНТИ ПО ХПКНа ТП се извършват следните прегледи и ремонти:

Проверява се налягането на маслото, температурата на маслото в захранващия маслопровод;

Проверка за пропуски на масло; Проверка за недопустими шумове в кутията и удари при превключване; Плавност на потегляне; закрепване на картера, Проверка за пукнатини по корпуса; Състояние на филтрите; Състояние на ВМТ; Закрепване на ХПК към рамата; Състояние на разпределителите; Проверка на стенд на центробежния регулатор и 15-се степенното устройство. Проверка на зареждащата помпа и др. При СР и КР се извършва пълно

разглобяване на кутията и ремонт на всички елементи.Възможни неизправности и методи за отстраняването им.

Неизправностите, които се получават в процеса на експлоатация на ХПС могат да бъдат разделени на следните основни групи:

повреди по корпуса. повреди по валовете. повреди по лагерите. повреди по зъбните колела. повреди по хидроапаратите. повреди по 15-степенното устройство, центробежния регулатор и

разпределителите. повреди по маслените помпи. повреди по водомасления топлообменник. повреди по превключващото устройство.

Организация на ремонта.

125

Система за периодични прегледи и ремонти. Системата включва всички прегледи и ремонти необходими за извършване върху ХПС в зависимост от цикъла на ремонт, като измерителя за провеждането им е пропътува ни километри, работни дни или обороти на коляновия вал при някой локомотиви снабдени с брояч на оборотите на коляновия вал.

Организацията на ремонта има за цел да установи определен порядък от последователни операции, времето и мястото на провеждане на операциите с цел едновременното им извършване и по-следващото едновременно монтиране на ХПС, най-малката продължителност на ремонта, пълно натоварване на машините.

Общи въпроси от технологията на ремонта на ХПК и ХО.Ремонт на лагерни възли. Не се разрешава в експлоатация да се допускат

лагери със следните неизправности: пукнатини по ролки, дробинки, външни, вътрешни пръстени, сепаратори; следи от корозия; питинг; оцветяване на пръстените; побитости и отчупване по ролки, дробинки, външни и вътрешни пръстени, сепаратори; недопустимо радиално и аксиално износване на лагерите.

Ремонт на зъбни колела. Най-често срещаните повреди по зъбните колела са: износване на зъбите(подостряне и подрязване), износване в зоната на делителната окръжност вследствие на неправилно зацепване, задиряне, оцветяване, пукнатини, отчупвания.

Ремонт на валове. Повредите, които най-често се наблюдават по валовете са: механични повреди(надиране, оцветяване, разбиване на резбите за щуцери високо налягане, побитости); пукнатини; Корозионни разрушения.

Ремонт на корпуса. При извършване на заваръчни работи по корпуса или на други места по ТПС трябва да се спазват следните задължителни условия, осигуряващи необходимата надеждност на формираното съединение чрез изпълнението на следните мероприятия и спазване на предписаните изисквания за:

§ - класа на заваръчното съединение(биват три класа): а) първи клас - челни заваръчни съединения в носещи елементи от

конструкцията, челни заваръчни съединения в цистерни, челни ъглови заваръчни съединения в местата на закрепване на резервоарите към рамите, челни и ъглови заваръчни съединения на рамата на коша, заваръчни съединения в области с променливо сечение.

б) втори клас - всички останали челни и ъглови заваръчни съединения, заваръчни съединения в странични стени,покрив и рами.

в) трети клас - заваръчни съединения на малки и не отговорни елементи.§ - категория на заварчиците.§ - маркировка на заваръчните съединения (задължително заваръчни съединения

от първи и втори клас се маркират с щемпела на заварчика).§ - дневник на заваръчните работи.§ - условия за извършване на заваръчните работи (изпълнение на заваръчните

работи, температура на околната среда, обработка на заваръчните шевове).§ - условия за контрол на качеството на заваръчните работи - Предварителен

контрол -проверка квалификацията на заварчиците, контрол на основните материали,електродите, заваръчните телове, защитните и техническите газове. Текущ контрол - общо съответствие на технологията на заваряване, марка електроди, заваръчни телове, защитни и технически газове, размери на шева,сила и полярност на

126

електрическия ток, скорост на заваръчните процеси, последователност на заваряване, провар на ръбовете, температура на околна среда.

Окончателен контрол и приемане на заваръчните съединения - приемането се извършва по “максималните допустими размери на външните дефекти”, към които се отнасят: повърхностни дефекти, дефекти свързани с несъответствие на формата на съединението, непровари, дефекти от стопяването, пукнатини. Размерите им са регламентирани в правилника.

ИЗПИТВАНЕ И ПРЕДАВАНЕ ЗА ЕКСПЛОАТАЦИЯ.Този процес е завършващ и включва следните операции:

подготовка за изпитване и монтаж на изпитателния стенд; работа на празен ход и регулиране без натоварване - проверява се непрекъснато

за пропуски на масло, шум и вибрации, температурен режим, нагряване на корпуса в областта на лагерите, налягане на маслото в системата, проверява се работата на тестер вентила, времето за напълване на апаратите, времето на преходните процеси, превключващата муфа.

изпитване под товар - това изпитание се извършва по схема предвидена от фирмата производител, като при него се симулират работни режими в реални условия. Изпитването се извършва при три режима(минимално, средно, максимално) натоварване в посока на движение(напред назад) и продължителност от 30-60 минути на всеки режим. При този режим се контролират всички параметри на ХПС както в режим на изпитване без товар.При проверка на работата на ХПС монтирана на локомотив се контролират

следните параметри: налягането на захранващия маслопровод в два режима при 800 и 1400 об/мин

ПРЕДАВАТЕЛНИ МЕХАНИЗМИМеханизмите, осъществяващи надеждна кинематична и силова връзка между

тяговите двигатели или елементите от хидравличната предавателна система, от една страна, и водимите колоси от друга страна, се нарича предавателен механизъм. В най простото конструктивно изпълнение това е един едностъпален редуктор. При по-сложните конструктивни изпълнения това е система от валове, шарнири, съединители и др. Предназначението на редукторите в едно такова конструктивно изпълнение е свързана преди всичко с повишаване на въртящия момент, предаван към колосите и възможност за реверсиране на движението на локомотива.` Най-разпространените групи предавателни механизми са:

индивидуални предавателни механизми;

Схеми на индивидуални предавателни механизми

карданни предавателни механизми;

127

Схеми на карданни предавателни механизми

групови предавателни механизми с един двигател;

Схеми на групови карданни задвижвания за всяка талига

предавателни механизми с щангово задвижване;

Схема на предавателен механизъм със щангово задвижване на колоосите

Тяговия двигател служи за преобразуване на електрическата енергия в механическа и за това влиза в състава както на електрическата така и на механичната част на предавателната система.

Тяговия редуктор служи за предаване на потока от мощност от тяговия двигател на колоосите. Тяговия редуктор е основен елемент от механичната част на предавателната система. Редуктора е сложен механизъм, изискващ значително внимание както на етапа на производство така и в процеса на експлоатация и ремонт. Динамическото въздействие на което е подложен в процеса на експлоатация оказва съществено влияние върху неговата надеждност.

Преобразователни и регулиращи устройства служат за преобразуване на получената от източника електрическа енергия във вид подходящ за дадения тип тягов двигател и регулиране на потока на мощността.

Връзката между отделните елементи в предавателната система се извършва чрез съединители.

128

ИНДИВИДУАЛЕН ПРЕДАВАТЕЛЕН МЕХАНИЗЪМС ОПОРНО ОСЕВ ТЯГОВ ДВИГАТЕЛ И РЕДУКТОР

Това е най-често използвания предавателен механизъм в локомотивите с електрическа предавателна система. За предаване на въртящия момент от тяговия двигател на колоостта предавателния механизъм е снабден с едностъпален редуктор състоящ се от водещото зъбно колело монтирано на вала на тяговия двигател, водимото зъбно колело монтирано на оста на колоостта, и кожуха на редуктора. Зъбното колело е запресовано на конусната опашка на вала на тяговия двигател.

Моторно –осеви лагери - това са двуделни плъзгащи лагери, монтирани в специално изработени за това легла в статора на тяговия двигател. В зависимост от конструктивното изпълнение мазането на лагерите се извършва чрез:

капилярно мазане; циркулационно; с постоянно ниво на маслото; циркулационно с гумени лабиринтни уплътнения.

За предпазване от загуба на масло през двуделния корпус на редуктора, в зоната на делене имаме монтирано лабиринтно уплътнение или уплътнение от филц.

Недостатък на това конструктивно изпълнение е появата на реактивна сила действаща по оста на зацепване на зъбните колела, създаваща неравномерно натоварване на моторно-осевите лагери от страна на зъбната предавка, това усилие оказва влияние и на износването на колектора. Всичко това води до прекосяване на оста на тяговия двигател спрямо оста на колоостта.

За отстраняване на реактивната сила в редуктора се използва двустранна зъбна предавка (два симетрични едностъпални редуктора) с наклон на зъбите 240. Двустранния редуктор позволява предаването на значително по-голяма мощност.

Съществуват конструктивни решения при които моторно-осевите плъзгащи лагери са заменени с търкалящи лагер. Лагера от страна на зъбната предавка е цилиндричен едноредов ролков лагер (235,5х320х48), а от страна на колектора на тяговия двигател сферичен радиално-аксиален лагер (235,5х320х60). Но това

129

конструктивно решение не е намерило масово приложение поради високите динамични натоварвания предавани през лагерите и търкалящите лагери са показали по-ниска надеждност от плъзгащите.

Трябва да се отбележи, че практически е невъзможно при модернизиране на локомотива да се подменят плъзгащите лагери с търкалящи.

Окачване на тяговия двигател към рамата на талигата – предназначението на това окачване е да се предаде масата и опорните реакции, създавани от тяговия двигател на рамата на талигата.

В някои локомотиви окачването на тяговия двигател се извършва чрез вертикална подвеска с еластични гумени шайби изпълняващи ролята на демпфер.Най-масовото изпълнение на този тип окачване е чрез пружинна подвеска

Висок коефициент на демпфериране притежават гумено –металните елементи монтирани в окачването на тяговите двигатели. Конструкцията на този тип окачване е доста опростена и лесна за поддръжка и експлоатация.

Вертикалните премествания на тяговия двигател се възприемат чрез деформация на гумените тампони 9, а напречните колебания се възприемат чрез отклонение на подвеските 7.

Зъбна предавка – зъбната предавка при опорно-осево окачен тягов двигател се състои от две зъбни колела:

водещо зъбно колело(малко зъбно колело), запресовано на вала на тяговия двигател;

водимо зъбно колело (голямо зъбно колело), запресовано на оста на колоостта.Зъбната предавка е предназначена за предаване на големи въртящи моменти, да

поема големи статически и динамични натоварвания, създаващи големи контактни напрежения. Надеждността и дълго вечността на зъбната предавка зависи от :

типа на стоманата избрана за изработване на зъбните колела; точност при изработването на зъбните колела; избраната технология за термична обработка на зъбните колела; методите за повърхностно уякчаване на зъбите; типа на смазване на зъбните колела.

В зъбните предавки е разпространен еволвентния профил на зацепване на колелата с ъгъл на зацепване 15-200. Този профил позволява плавно зацепване, намаляване на подрязването и повишава якостта на зъбното колело.

Износването на зъбите на зъбните колела зависи от: материала избран за изработка на колелата; механичната обработка (отклоненията от профила);

Износването на зъбите, свързано с отклонението от нормалния профил води до поява на удари в зъбната предавка. Големината на динамичното натоварване нараства с увеличаване на скоростта на движение и увеличаването на износването (динамичното натоварване е пропорционално на отклонението от нормалния профил). Честотата на ударите зависи от броя на зъбите в зъбното колело и скоростта на движение ( при 18бр.зъби, и 600об/мин. То честотата на ударите е 180 гигахерца). Вибрациите се предават на корпуса на тяговия двигател, лагерите и четките, което води до появата на откази в :

лагерите; нарушаване на изолацията на намотките; вибрация на четкодържателите и четките; влошаване на комутацията;

130

увеличаване на износването в зъбната двойка.Материала използван за изработване на зъбните колела може да бъде мартенова

или електротехническа стомана 12Х2Н2А, 20ХН3А, 30ХН3А, 37ХН3А (Русия, Чехия, Румъния) или 15CrMo4, 18CrNi8 (Германия, Франция, Швеция). Повърхностното уякчаване на зъбите на колелата се извършва по следните методи:

закаляване на работната повърхност; закаляване на работната повърхност и механично уякчаване на зъбите в

основата; закаляване на зъбното колело по целия контур.

Най-голямо разпространение за повърхностно уякчаване на зъбите на зъбните колела е намерил метода на закаляване по целия контур (контурно закаляване) – закаляване с ток висока честота. Времето за нагряване на едно зъбно колело е 12-15 сек., охлаждането 6-8сек. Охлаждането на колелото се извършва в разтвор от вода, сода и сапун, при температура на разтвора 50С0. След закаляване се извършва отпускане с нагряване до 200С0 и бавно охлаждане на въздух.

Дълбочината на закаляване по целия профил е от 2 до 5мм. и твърдост HRC 46-52. Зъбна предавка с този тип закаляване има 4-5 пъти по-голям пробег от останалите два метода.

Конструктивно зъбните колела преобладаващо са цилиндрични. При едностранно предаване на въртящия момент се използват цилиндрични зъбни колела с прави зъби. При двустранно предава на въртящия момент могат да бъдат както с прави така и с наклонени зъби. Двустранното предаване на въртящия момент позволява намаляване на диаметъра на вала на тяговия двигател, както и диаметъра на началната окръжност на зъбното колело. Намаляването на диаметъра на зъбното колело позволява увеличаване на предавателното отношение и използване на по-високо оборотни двигатели.

При двустранно предаване на въртящия момент е необходимо неговото равномерно разпределение през двете зъбни двойки. При стандартните зъбни колела може да се получи не еднаквост при зацепване на двойката което да доведе до едностранно предаване на момента и натоварване на лагерите. За тази цел при двустранни предавки се използват еластични зъбни колела с наклонени зъби. Еластичните елементи вградени в зъбните колела намаляват динамичното натоварване в зоната на контакта и подобряват работата на четкодържателите.

В качеството на еластични елементи се използват: листови ресори; цилиндрични пружини; гумени тампони.

131

Еластично зъбно колело

Еластичния елемент в конструкцията са листови ресори 6. Всеки ресорен комплект се състои от четири пластини изработени от 50ХФА и подложени на циментация на дълбочина до 0,8мм, с твърдост HRC 45-55.Пакетите са поставени в специален диск и се затварят с помощта на шайбата При предаване на въртящия момент зъбния венец се измества спрямо диска до 0,9мм. При работата на еластичния пакет се наблюдава триене между пластините така също и между пластините и леглата в които са монтирани. Триенето изпълнява положителна роля – демпферира колебанията на венеца, но същевременно води до износване на елементите така също и на леглата. Износването води до разхлабване на пакета както и до загуба на предварителната хлабина в зъбното колело. Голямата коравина на ресорните пакети не позволява необходимата еластична връзка между колоостта и ротора на тяговия двигател. С тази цел на новите еластични колела вместо ресорни листове се монтират винтови пружини.

Еластично зъбно колело с винтови пружиниМонтирането на винтови пружини като еластичен елемент позволява намаляване

на коравината на връзката 5-6 пъти и повишава относителното преместване на венеца до 10-12мм. Пружините са изработени от стомана 55С2 и са подложени на закалка с твърдост след обработката HRC 32-38. Еластичните пакети монтирни във венеца са обикновенно 9бр.

Еластично самоустановяващо се зъбно колело

ИНДИВИДУАЛЕН ПРЕДАВАТЕЛЕН МЕХАНИЗЪМС ОПОРНО РАМЕНЕН ТЯГОВ ДВИГАТЕЛ И ОПОРНООСЕВ РЕДУКТОР

132

При опорно-раменното окачване на тяговия двигател собственото му тегло се предава на рамата на талигата. Преди всичко корпуса на тяговия двигател е снабден с опорни греди (лапи), разположени във горната или долна час на корпуса на тяговия двигател с които той ляга върху напречните греди от рамата на талигата

Индивидуален предавателен механизъм

При тягови двигатели разположени над оста на колоостта опорните греди са изработени отделно от корпуса на двигателя, опри положение, че тяговия двигател е разположен в равнината на колоста и от едната страна разстоянието е много голямо и минава над оста на колоста то тази греда е демонтируема а от другата страна тяговия двигател директно ляга върху напречната греда на талигата.

Всеки предавателен механизъм от този тип се състои от зъбна предавка и механична конструкция възприемаща относителното преместване между необресорената колоос и обресорения тягов двигател. Основните елементи на механичната система с която се осъществява относителното преместване между обресорения тягов двигател и необресорената колос могат да се разполага:

между центровете на диска на колоста и зъбната предавка; между вала на ротора на тяговия двигател и малкото зъбното колело.

Конструктивната особеност на този тип предавателна система се състои в: монтаж на тяговия двигател като обресорена маса на рамата на талигата или

рамата на локомотива; наличие на опорно-осев редуктор с носещ корпус; предаване на реактивния момент от редуктора на рамата на талигата или коша

чрез корпуса на редуктора и монтираните към него подвески на редуктора или реактивната щанга;

съединяване на ротора на тяговия двигател (обресорена маса) с вала на малкото зъбно колело (необресорена маса) с помощта на съединител, позволяващ предаване на въртящ момент по три линейни и две ъглови координати.Тягови съединители – конструкцията на тяговия съединител, неговата

кинематична схема и конструктивно изпълнение определят в значителна степен компановачните решения на предавателния механизъм. Всички известни конструктивни решения на съединители с напречна компенсация при разцентроване получават значителна динамична неуравновесеност, предизвикваща натоварвания върху конструкцията пропорционални на квадрата от оборотите. По тази причина този тип съединители не се използват в предавателните механизми.

За целта на предавателните механизми от този тип се използват съединители с надлъжна компенсация с къс кардан.

133

Съединител с надлъжна компенсация с къс карданен вал

Показана предавателна система с надлъжна компенсация на фирмата “Шкода”.Предавателния механизъм “Шкода” представлява класически карданен вал с два

шарнира на Кук. Относителната осевата подвижност на тяговия двигател относно редуктора се осъществява от шлицевия вал, който е изпълнен като шлицев барабан с голям диаметър. Недостатък на предавателния механизъм е наличието на триещи се повърхности. Вала 7 притежава ниска торсионна възможност.

Предавателен механизъм със съединител с надлъжна компенсация, торсионен вал и кух вал на ротора на тяговия двигател

Корпус на колоосните редуктори – той обединява малкото(МЗК) и голямото(ГЗК) зъбно колело от тяговия редуктор, осигурява паралелност на осите на колелата, както и възприемане на всички натоварвания както динамични така и статични , появяващи се при експлоатацията на локомотива.

134

Колоосен редукторКорпусите могат да бъда изработени:

стоманени лети; заварени; комбинирани (лети и заварени);

Заварените и комбинираните редуктори са по-леки от летите корпуси. Това се изисква от това, че редуктора се явява необресорена маса от конструкцията.

Корпусите на редукторите могат да бъдат: делими (двуделни); симетрични или несиметрични.В зависимост от разположението на лагерите корпусите могат да бъдат:

симетрични относно голямото зъбно колело ; несиметрични относно голямото зъбно колело.

Корпуса на колоосния редуктор се състои от две половинки (горна и долна) с наклонено делене по диаметъра на отвора за оста на колоостта. При опорно-раменно окачване на тяговия двигател, с предаване на въртящия момент с торсионене вал или карданен вал, кожуха трябва да притежава висока якост, поради това, че корпуса при това окачване на двигателя възприема натоварванията възникващи при предаване на въртящия момент и осигурява постоянно междуцентрово разстояние.

Подвеската на корпуса възприема реактивния момент, появяващ се при работата на тяговия двигател.

Максималните напрежения измерени в конструкцията на корпуса на редуктора не превишават 30MPа, поради което не се налага усложняване на конструкцията чрез оребряване на корпуса или други конструктивни мероприятия. Дебелината на стените на летите корпуси се движи в границите на 10-12мм, а при заварените и смесените конструкции дебелината на използваната ламарина е 2мм.

Лагерни възли – на Фиг.26 са показани стандартните конструктивни изпълнения при лагеруването на малко зъбно колело.

135

Лагерни възли на МЗК в корпуса на редуктораЛагерните възли на не могат да работят при прекосяване на валовете на зъбните

колела, при поява на прекосяване в лагерите настъпва разрушение на същите, разбиване и късане на осигурителните болтове 5,7,9 и капаците 4 и 8. мазането на лагерите се осъществява чрез разплискване на масло от маслената вана на корпуса.

Подвески на колоосния редуктора – корпуса на редуктора е подложен на динамични и статични натоварвания при движението на локомотива . За уравновесяване на натоварванията се използват различни видове подвески. Подвеската на редуктора трябва да притежава необходимата носеща способност, както и да позволява в определени граници преместване на колоосно-редукторния блок относно рамата на талигата, с цел да не се затормозява работата на еластичните елементи в буксовия възел, което налага задължително шарнирна връзка на редуктора с рамата на талигата.

Конструкции на подвески на колоосни редуктори

Закрепване на тяговия двигател към рамата на талигата – съществуват две схеми за предаване на натоварването от тяговия двигател на рамата на талигата:

конзолно окачване на тяговия двигател;

136

Конзолно окачване на тяговия двигателТова конструктивно изпълнение на окачването на тяговия двигател е използвано

на локомотиви с максимална мощност на тяговите двигатели 250kW. Тяговия двигател ляга върху надлъжната греда на талигата и се закрепва към нея с помощна на 4бр болта. Недостатък в конструкцията е, че при поява на дебаланс във въртящите се части на ротора на тяговия двигател възникват вибрации и динамично натоварване на болтовете и гредата и се появяват пукнатини.

безмоментно окачване - с увеличаване на мощността на тяговите двигатели, нараства теглото им както и натоварванията които се възприемат от талигата, вследствие на което се използва показаното на Фиг. 30 окачване на тяговия двигател. Особеността на този тип окачване се състои в това, че тяговия двигател е

монтиран върху две напречни греди от рамата на талигата (централноболтовата и челната) с помощта на специално изработени конзоли. Окачването в болшинство от конструкциите е триточково (статически определима система). Този тип окачване позволява регулиране на височината на оста на ротора на тяговия двигател.

Осите на опорите върху които лягат трите конзоли са успоредни на оста на колоостта с което се избягва прекосяване на осите на редуктора спрямо колоостта и рамата на талигата.

По- долу е показано безмоментно окачване на тягов двигател върху рамата на талигата за метрополитена. Този тип окачване позволява уравновесяване на въртящия момент чрез предаване на силата чрез наклонена тяга на противоположната на всеки двигател напречна греда.

Безмоментна схема на окачване на тяговия двигател на метрополитена

КАРДАННИ ПРЕДАВАТЕЛНИ МЕХАНИЗМИКарданните предавателни механизми конструктивно са изпълнени от карданни

валове, групови и единични колоосни редуктори. 137

Карданните валове служат за връзка и предаване на въртящ момент между два вала, когато осите на валовете сключват някакъв ъгъл или са успоредни помежду си.

В зависимост от принципа на действие и конструктивното им изпълнение те се делят на :

твърди – използващи кинематичните възможности на свързваните механизими;

меки – използващи еластичните свойства на елементи вградени в тях;Твърдите кардани, които разрешават само ъглово преместване на валовете се

наричат прости, а когато освен ъгловото преместване вала осигурява и осово преместване те са наричат универсални. Осовото изместване е необходима за компенсиране на провисването в ресорната система както статично така и динамично при движение на транспортната машина ( компенсация на изменящото се междоосово разстояние). Универсалните твърди кардани създават възможност за осева компенсация вътре във тях чрез шлицева връзка на двете части на кардана.

В тяговия подвижен състав се използват прости твърди кардани. Твърдите кардани позволяват ъглово изместване ва задвижвания и задвижващия вал до 350 при по-голямо ъглово изместване се получава недопустимо прекосяване в осите на кардана при което води до бързото излизане от строя на елементите му.

При ъглово изместване между задвижвания и задвижващия вал в границите на 3 – 50 се допуска използването на меки карданни съединения.

Характерно за карданните предавателни механизми е тяхната универсалност, вследствие на което фирмите производителки на тягов подвижен състав използват унифицирани карданни валове, групови и единични колоосни редуктори.

На фиг.40 са показани карданни валове с осева компенсация, два фланеца и две карета. Карданния вал се състои от вилка с вътрешни шлици изработен от стомана 37ХС, монтирана върху опашката изработена от стомана 45Г2, заварена към тръбата (196х14, стомана 12ХМФ) и вилката изработена от 20Х.

Карданни валовеФланеца на карданния вал е щампован от стомана 12ХН3А. Лагеруването

става с иглени лагери. Осевото компенсиране на карданния вал става чрез шлицевото съединение. Херметичността на шлиците се осигурява с помощта на гайката и тапа монтирана в свободния край на вала. Мазането на шлицевото съединение се извършва със графитна смазка. Статическото и динамично балансиране на вала става с помощта на демонтируемите тежести, монтирани в

138

специално изработени легла. Допустимия дебаланс за карданите показани на фигура 40 е 75гр.

Карданен вал с междинна опора.При необходимостта на карданни вала с по-голяма дължина се използва

конструкция с междинна опора е монтиран радиално-аксиален лагер двуреден лагер. Стоманения корпус е херметизиран за предпазване на лагерния възел от попадането на прах и влага.

Задвижването на колоосите на локомотивите с хидравлична или хидромеханична предавателна система става чрез колоосни редуктори. В зависимост от това дали колоосния редуктор задвижва само една колос той се нарича – единичен колоосен редуктор (ЕКР), когато позволява да бъдат задвижвани повече от една колос то той се нарича групов колоосен редуктор (ГКР).

Единичните коосни редуктори обикновено конструктивно са изпълнени от конусни зъбни колела притежаващи следните предимства пред цилиндричните зъбни колела:

минимален брой зъби; по-голям рой зъби намиращи се едновременно в зацепване; по-малък шум при работа на зъбната двойка; минимален диаметър на зъбното колело; компактна конструкция позволяваща директно монтиране на редуктора на

оста на колоста ;В конструкцията на груповите колоосни редуктори се използват комбинация от

цилиндрични и конусни зъбни колела .

Групов колоосен редукторТози тип редуктор задвижва както собствената колос върху която е монтиран

чрез конусната зъбна двойка така и две съседни колооси с единични редуктори чрез разделян уня движението от цилиндричната зъбна двойка.

Корпуса на редуктора е триделен, отлети от стомана, и свързани помежду си с болтове. Зъбните колела на редуктора са изработени от легирана стомана като, след изработване се закаляват с ток висока честота (ТВЧ), шлайфат се и след това се

139

подлагат на взаимна преработка с цел създаване на специфична грапавост в зоната на зацепвани и намаляване на процеса на преработка на зъбните колела.

Корпуса на колоосни редуктор лагерува на оста на колоостта на конусни ролкови лагери. Мазилната система на редуктора се осъществява чрез зъбна помпа задвижвана от колоостта на локомотива. Помпата е конструирана така, че подава масло в зоната на контакта на зъбните колела винаги независимо от посоката на движение на локомотива. Конструкцията на мазилната система е такава, че при покой на локомотива (локомотива не е в движение) в зоната на зацепване на всяка зъбна двойка има масло което предпазва зъбите на колелата при потеглянето на локомотива де не работят в условията на сухо триене.

Реактивния момент който се получава при работа на редуктора се поема от реактивна щанга която от едната страна чрез гумено-метална втулка е хваната в ухото на редуктора , а от другата страна чрез два гумени тампона натоварването се предава на напречната греда на талигата.

Зъбните колела и лагерите на редукторите са изчислени за приблизително 20000 часа работа. При констатиран отказ по едно от зъбните колела се сменя цялата зъбна двойка работеща съвместно не се разрешава подмяна само на износеното или показалото дефект зъбно колело. При констатиране на недопустими износвания в лагерите те се подменят с нови.

При локомотиви с дизелхидравлическа предавателна система и малка мощност за задвижване на колоосите се използва щангово колоосно задвижване. При този вид задвижване въртящия момент от изходящия вал на предавателната кутия се предава на глух вал лагеруван в корпуса на предавателната кутия. Колената на кухия вал посредством сцепни пръти задвижват двигателните колооси на локомотива.

Конструктивни елементи при щангово задвижванеЩанговото колоосно задвижване е приложимо само за дизелови локомотиви с

пространствена рама, при която буксите на колоосите са разположени от вътрешната стара на рамата на локомотива.

Недостатъците на щанговото задвижване са: необходимост от уравновесяване на колоосите и колената на глухия вал; вътрешно разположение на буксите; фиксирано междуцентрово разстояние между всяка една колос; лагеруването на сцепните щанги става с плъзгащи лагери; труден монтаж; тежка за обслужване и ремонт конструкция.

140

ЛИТЕРАТУРА.Ж.Димитров, Д.Стоянов и др. Конструкция, теория и проектиране на локомотиви. София, 1987г.Ж.Димитров Надеждност на железопътната техника. София, 1989г.Т.Караджов, Ж. Димитров. Вагони. София, 1988г.Б. Илиев и др. Механична част и спомагателни системи на дизеловите локомотиви. София 1997г.Г. Стайков и др. Експлоатация и ремонт на електрическите локомотиви. София, 1974г.С. Христов Изпитване и дефектоскопия на металите. София, 1988г.Б. Пушкаров и др. Пътни и железопътни строителни машини. София, 1989г.М. Лесидренски. Проектиране на машиностроителни заводи. София, 1977г.В. Василев. Механична система на метровагоните. София, 1994г.Ю. Лахтин Материаловедение. Москва 1990г.В. Безценный и др. Ремонт вагонов на заводах. Москва, 1961г.Н. Панов. Тепловозы. Москва 1976г.И. Воронцов. И др. Технолотия ремонта быстроходных дизелей. Москва, 1961г.П. Шубников и др. Ремонт електрооборудования електро-подвижного состава. Москва, 1986г.Е. Френкель и др. Ремонт електрических машин електроподвижного состава. Москва, 1989г.В. Атабеков. Ремонт, трансформаторов, електрических машин и апаратов. Москва, 1988г.

141

П. Козинец и др. Технология тепловозостроения. Москва, 1962г.Н. Фильков и др. Поточние линии ремонта локомотивов в депо. Москва, 1986г.В. Иванов. Технология ремонта тепловозов. Москва, 1987г.Ю. Бакрадзе. Ремонт рефрижераторных вагонов. Москва, 1986г.М. Тертеров. и др. Железодорожный хладотранспорт. Москва, 1988г.

И всякаква друга техническа литература свързана с Тяговия подвижен състав позволяваща получаване на допълнителни знания в тази област.

142