Повышение качества гидравлических машин поршневого типа

Обоснование. В статье рассматриваются вопросы повышения качества гидравлических машин поршневого типа. В качестве базового образца рассматривается буровой насос. Служебное назначение бурового наcоса заключается в подаче раствора.

Основная проблема, которая возникает при эксплуатации гидравлических машин данного типа, является повышенный износ рабочих поверхностей втулок цилиндров. Преимущественно это вызвано наличием фракций в буровом растворе, которые обладают повышенными абразивными свойствами. Для повышения долговечности узла в качестве материала для изготовления втулки используют высокохромистые легированные чугуны типа ИЧХ-22. Однако данные детали являются дорогостоящими. Также следует отметить, что высокохромистый чугун имеет худшие литейные свойства, по сравнению с другими марками чугунов (например, серыми чугунами).

Цель данного исследования состоит в оценке возможности использования втулки из модифицированного чугуна в конструкции цилиндров буровых насосов и оценки степени влияния такой замены на качество узла.

Методы. Для повышения качества гидравлических машин поршневого типа предлагается использовать серый чугун, который подвергнут упрочнению посредством нагрева в контакте со смесью оксидов легирующих элементов. Учитывая тот факт, что качество является комплексным свойством оценку его целесообразно выполнять на основе сравнения как технических, так и экономических аспектов. Комплексная оценка проводилась дифференциальным методом по технико-экономическим показателям: герметичность соединения пары «втулка-шток», интенсивность износа поверхностного слоя втулки цилиндра, прочность, жёсткость и себестоимость. Герметичность и износ определялась расчётным методом с использованием данных по результатам экспериментов о свойствах упрочнённого слоя, прочность и жёсткость втулок определялись с использованием метода конечных элементов.

Результаты. Полученные результаты, показывают, что по износостойкости и герметичности предлагаемый вариант не уступает базовому, а по себестоимости — существенно эффективнее. Анализ вариантов проводился без учёта технологических аспектов, таких как производительность обработки и процент брака. В качестве перспективы для дальнейших исследований, следует рассмотреть и указанные критерии.

Заключение. В ходе проведенных исследований было установлено, что рабочая часть втулки, которая изготовлена из легированного чугуна может быть заменена на модифицированный серый чугун. В результате оценки уровня качества установлено, что результирующий показатель качества для предлагаемого варианта выше, чем для базового. Хотя частные показатели качества, характеризующие функциональное назначение для модифицированного чугуна несколько ниже, экономический эффект от использования таких втулок существенно превышает аналог. Таким образом, результирующий показатель, характеризующий качество втулок в целом для модифицированного серого чугуна, существенно превышает аналоги.