INFLUENTA CARACTERISTICILOR CONSTRUCTIVE

ASUPRA FIABILITATII DISTRIBUITOARELOR HIDRAULICE

Asist.univ.ing. Andi Adrianescu


1. Influenta microgeometriei suprafetelor

Microgeometria suprafetelor joaca un rol important pentru cupla de frecare. O conditie importanta pe care trebuie sa o indeplineasca o suprafata de frecare, nu consta in aceea de a avea microasperitati cu inaltime cat mai mica, ci asperitati cu varfuri retezate la acelasi nivel si totodata avand o inaltime cat mai mica. Necesitatea acestei conditii a rezultat analizand fenomenele care au loc la deplasarea relativa a 2 suprafete conjugate cu un film de ulei intre ele.
Studiul caracteristicilor de functionare ale distribuitoarelor hidraulice functie de microgeometria suprafetelor elementelor din subansamblul corp-sertaras se poate face din punctul de vedere al unui model constand in 2 suprafete conjugate avand un film de ulei intre ele si aflandu-se in miscare relativa.
Analizand fenomenele care au loc pe un astfel de model s-a demonstrat conditia enuntata mai sus.
Daca cele doua suprafete in contact au fost rectificate inaltimea microasperitatilor este de 0,2÷0,25m m, iar microgeometria suprafetei se prezinta ca in figura 1.
Dupa cum se observa in figura varfurile microasperitatilor fiind ascutite si neregulate, contactul intre cele doua suprafete are loc pe varfurile microasperitatilor, ceea ce face ca presiunea de contact sa fie mai mare. Din aceasta cauza varfurile microasperitatilor strapung filmul de ulei si se sudeaza intre ele. Din cauza miscarii relative, varfurile sudate se rup, apoi, in momentul urmator se sudeaza si fenomenul se repeta.
Particulele de metal detasate in felul acesta raman in filmul de ulei si contribuie la intensificarea uzurii si inrautatirea calitatii suprafetei, grabind intrarea in zona uzurii catastrofale.
 

Fig. 1. Aspect al microgeometriei suprafetelor

Inconvenientul se poate inlatura daca suprafetele in contact se supun operatiei de superfinisare. In cazul superfinisarii microasperitatile sunt retezate (fig. 2), contactul intre cele 2 suprafete conjugate nemaifiind punctiform, presiunea specifica este mult mai mica si filmul de ulei nu mai poate fi strapuns ceea ce asigura o reducere a frecarii de alunecare si in acelasi timp a uzurii.
Zgarieturile care raman la suprafata pieselor dupa superfinisare nu sunt vatamatoare, ci dimpotriva ele sunt folositoare pentru ca in procesul de frecare ele joaca rolul unor buzunare pentru ulei. O suprafata mult prea neteda, fara altfel de zgarieturi nu asigura mentinerea filmului de ulei intre suprafetele in frecare.

Fig. 2. Aspectul microgeometriei obtinute prin superfinisare

Superfinisarea poate fi aplicata suprafetelor foarte rugoase, dupa cum si celor mai putin rugoase prelucrate anterior printr-un procedeu de finisare. In figura 3 se prezinta variatia inaltimii microasperitatilor in functie de timpul de aschiere.
 


Pentru cresterea productivitatii prelucrarii prin superfinisare cat si pentru imbunatatirea calitatii suprafetelor obtinute, prelucrarile trebuie sa aiba loc cu viteze de pana la 125m/min. Acest lucru reiese din figura 4 in care se prezinta variatia rugozitatii si a timpului de lucru in functie de viteza de aschiere.
Cercetarile experimentale facute, in ceea ce priveste rezistenta la uzura, au aratat ca orientarea la 450 a neregularitatilor fata de directia de deplasare a suprafetelor produce uzura cea mai mica, orientarea neregularitatilor in directia deplasarii, produce uzura cea mai mare, iar orientarea perpendiculara a neregularitatilor fata de directia deplasarii, o uzura mijlocie.

2. Influenta uzurii elementelor in ansamblul sertar - corp

In ceea ce priveste uzura, exista patru tipuri fundamentale:

Uzura de adeziune are doua forme principale: Uzura de abraziune se manifesta prin rizarea suprafetelor mai mari de catre particule mai dure in diferite moduri; de obicei particulele dure patrund in mod accidental intre suprafetele metalice in contact, sau actiunea unor particule de uzura (de adeziune, de coroziune), sau produse prin ruperea unor asperitati in interactiune.
Uzura de coroziune este produsa prin actiunea conjugata de natura chimica si mecanica in urma solicitarilor ciclice, a frecarii in prezenta mediului agresiv care poate fi chiar lubrifiantul imbatranit, aditivat necorespunzator.
Consider ca la cupla de frecare corp-sertaras aceste trei tipuri de uzura sunt semnificative.
In continuare ma voi referi la cateva elemente legate de fiabilitatea cuplei de frecare.
Atat durabilitatea cat si fiabilitatea sunt functii statistice, care pot fi considerate cu aceeasi probabilitate. Ambele, ca functii de viteza de uzura, pot fi aproximate satisfacator de catre o distributie normala (Gaussiana) functie de durata de viata T.
In figura 5 se prezinta variatia uzurii si a fiabilitatii in timp. Daca se compara curba de evolutie in timp a intensitatii de defectare l (T), exprimata ca numar relativ de defectari pe unitatea de timp si curba de evolutie in timp a uzurii, rezulta ca desi fiabilitatea nu este numai functie de uzura, sunt distincte 3 zone semnificative in care uzura este fenomen predominant: In principal, fiabilitatea scade cu cresterea timpului de functionare, dar ea poate fi sporita prin elemente tribologice cunoscute: calitatea materialelor si a suprafetelor, ungere cu aditivi etc. – situatie care poate extinde aceasta zona. In acelasi timp, uzura creste cu o rata care poate fi practic constanta; viteza de uzura poate fi redusa cu aceleasi elemente de antiuzare. Fig. 5. Variatia uzurii si a fiabilitatii in timp Evolutia uzurii elementelor aflate in interactiune se poate determina prin mai multe metode care difera functie de: Una dintre aceste metode, cel mai des intalnite este metoda micrometrica care permite masurarea dimensiunilor pieselor cuplelor de frecare dupa un anumit timp de functionare; de regula aceasta metoda impune demontarea.
Pe baza acestei metode am efectuat masuratori asupra unui lot de distribuitoare hidraulice de diferite tipuri iesite din uz, toate avand la activ un anumit numar de ore de functionare (diferit de la un distribuitor la altul). Masuratorile au fost efectuate atat asupra corpului (alezajul acestuia), cat si a sertarului (diametrul exterior al acestuia).
Analizand datele de masurare, se constata ca evolutia uzurii este mult mai insemnata la corp (Fcx300) decat la sertaras (18MnCr10). Se trage concluzia ca iesirile din functiune se datoreaza uzurii catastrofale a corpului distribuitorului hidraulic, fapt care duce la pierderi de debit si presiune nepermise. Odata cu corpul iese din uz si sertarul (practic neuzat) pentru ca maniera de asamblare aplicata in prezent nu permite interschimbabilitatea.
Corpul este piesa mai complicata tehnologic a subansamblului, deci mai scumpa si faptul ca se uzeaza mai repede decat sertarasul nu este normal.
De aceea, propun pentru remedierea acestui fapt:
                orientarea uzurii catre elementul mai ieftin tehnologic adica spre sertaras,
                realizarea unei interschimbabilitati partiale ale elementelor corp-sertaras.
Traducerea in fapt a propunerii de la punctul a) se poate realiza printr-o reconsiderare a cuplului de materiale ale cuplei de frecare prin gasirea de solutii si executarea elementelor din materiale care sa imbine proprietatile bune de frecare cu cele de duritate si de calitate a suprafetei, concomitent cu realizarea transferului uzurii catre sertaras si mentinerea ei o perioada cat mai indelungata in zona uzurii stabile.
Cu privire la realizarea interschimbabilitatii partiale ale elementelor distribuitorului propunerea mea este ca ajustajul corp-sertaras sa fie executat ca un ajustaj intermediar bine precizat.

Bibliografie

1. Adrianescu, A. – Metode de cercetare si tehnologii de control privind functionarea aparaturii hidraulice, referatul I, 1997.
2. Adrianescu, A. – Solutii noi in proiectarea si realizarea aparaturii hidraulice, referatul III, 2000.
3. Catuneanu,V., Mihalache, A. – Bazele teoriei fiabilitatii, Editura Academiei, Bucuresti, 1983.
4. Oprean, A., Ciobanu, E. – Cercetari privind distribuitoarele hidraulice cu sertaras plan, Volumele celei de-a IV-a Conferinte Nationale de masini-unelte, Bucuresti, 1982.
5. * * * – Studii si cercetari privind fiabilitatea elementelor hidraulice, INCREST - Bucuresti, ICSIT, I.C.P.M.F.-D.H.P., Bucuresti.
6. * * * – Cataloage ale firmelor (HidroSib, HERVILL,

                                                                            Inapoi la cuprins