Разработка технологического процесса ремонта поршня дизеля Д49
Назначение, конструкция и условия работы поршня дизеля Д49 на тепловоза. Основные неисправности поршня дизеля, составление технологической схемы их ремонта. Объём работ при ремонте сборочной единицы. Разработка технологических документов для ремонта.
| Рубрика | Транспорт |
| Вид | контрольная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 21.04.2014 |
Введение
Основной энергетической установкой является дизель. Шатунно-поршневая группа вместе с коленчатым валом — это основной рабочий механизм поршневого двигателя внутреннего сгорания. Поршень — наиболее ответственная и напряженная часть двигателя. Он выполняет следующие функции:
обеспечивает требуемую форму камеры сгорания и герметичность внутрицилиндрового пространства;
передает силу давления газов на шатун и систему цилиндра;
управляет открытием и закрытием окон.
От технического состояния поршня зависит работа всего дизеля в целом и экономичность работы дизеля. По этому необходимо обеспечивать уход и контроль качества на техническом обслуживании и ремонте поршней.
Также в проекте разработан технологический процесс ремонта поршня дизеля Д49 с раскрытием таких вопросов, как основные неисправности ремонтируемой единицы и составление технологической схемы ремонта. Разработан чертеж специального оборудования, описана работа этого оборудования.
1. Техническая характеристика поршня дизеля Д49 и возможные неисправности
1.1 Назначение, конструкция и условия работы поршня дизеля Д49 на тепловозе
Шатунно-поршневая группа вместе с коленчатым валом являются основным рабочим механизмом поршневого двигателя внутреннего сгорания. Поступательное движение поршня преобразуется во вращательное движение коленчатого вала при помощи шатуна, сочлененного шарнирно с верхней головкой поршневым пальцем и нижней головкой с шейкой колена вала. Рабочая полость располагается между поршнями. Поршень — наиболее ответственная и напряженная часть двигателя. Он выполняет следующие функции:
обеспечивает требуемую форму камеры сгорания и герметичность внутрицилиндрового пространства;
передает силу давления газов на шатун и систему цилиндра;
управляет открытием и закрытием окон.
В процессе работы на поршень действуют механические нагрузки давления газов и сил инерции, а также высокие тепловые нагрузки в период непосредственного соприкосновения его с горячими газами при сгорании топлива и расширении продуктов сгорания. Дополнительно поршень нагревается от трения о стенки цилиндpa. При нагреве поршня понижаются механические свойства его материала и возрастают термические напряжения в нем. К тому же ухудшается наполнение цилиндра свежим зарядом, из-за чего уменьшается мощность двигателя, появляются условия для заклинивания поршня в цилиндре, ухудшается работа кольцевого уплотнения. Поршень, наряду с достаточной прочностью и жесткостью, должен иметь возможно меньшую массу для уменьшения сил инерции, обладать высокой теплопроводностью и износостойкостью. Конструкция поршня обеспечивает свободное перемещение его в цилиндре и достаточную герметичность для предотвращения прорыва газа из камеры сгорания в картер и попадания масла со стороны картера в рабочую полость цилиндра, что наблюдается при больших зазорах между кольцом и канавкой поршня.
На всех дизелях типа Д49 применен поршень составной конструкции и относительно малой массы, что создает умеренные инерционные нагрузки на детали шатунно-кривошипного механизма.
Общий вид поршня и поршневых колец дизеля Д49 представлен на рисунке 1.
1 — шпилька; 2, 12 — втулки; 3 — палец; 4 — стопорное кольцо; 5 — уплотнительное кольцо; 6 — головка; 7 — кольца компрессионные; 8, 9 — кольца маслосъемные; 10 — расширитель; 11 — тронк поршня; 13 — стакан; 14 — пружина; 15 — проволока; 16 — гайка; а — полость; б, в каналы
Рисунок 1 — Общий вид поршня дизеля Д49
Поршень состоит из стальной головки 6 и алюминиевого тронка 11, скрепленных четырьмя шпильками 1 с гайками 17. Составная конструкция поршня позволяет применить для головки поршня сталь ЭИ415, с необходимыми жаропрочными свойствами, для тронка — антифрикционный алюминиевый сплав АК6 и тем самым позволяет снизить массу поршня.
Головка поршня охлаждается маслом. Из верхней головки шатуна масло поступает в плотно прижатый к ней пружиной 14 стакан 13 и далее по отверстиям б в полость охлаждения а. Из полости охлаждения масло по каналам б и в стекает в картер дизеля.
На режиме номинальной мощности температура головки над верхним компрессионным кольцом не превышает 170 о С. Рабочая поверхность тронка покрыта слоем дисульфида молибдена (антифрикционное приработочное покрытие). В отверстия бобышек тронка установлен поршневой палец 3 плавающего типа. Осевое перемещение пальца ограничивается стопорными кольцами 4. Поршень имеет три компрессионных кольца 7 с односторонней трапецией, одно компрессионное прямоугольное (минутное) кольцо 8 и два маслосъемных кольца 9 и 15. Кольцо 9 снабжено пружинным расширителем (экспандером).
Компрессионные кольца 7 изготовлены из высокопрочного чугуна с глобулярным графитом. Трапециевидное сечение колец повышает их подвижность в ручьях. Рабочая поверхность колец покрыта хромом толщиной 0,16-0,25 мм. на глубине 0,05-0,07 мм хром пористый. Ускорение приработки колец по втулке цилиндра достигается покрытием поверхности трения колец гальваническим способом слоем меди толщиной 0,01-0,15 мм и олова толщиной 0,006-0,01 мм.
Маслосъемные кольца изготовлены из легированного чугуна. Верхнее кольцо 8 имеет одну маслосъемную кромку, нижнее 9 — две кромки. Расширитель 10 обеспечивает постоянство давления кольца на втулку цилиндра и увеличивает его маслосъемные свойства. Расположение маслосъемных колец вые оси поршневого пальца улучшает смазку тронка и исключает возможность задира поверхности втулки. Палец поршня 3 изготовлен из легированной стали, азотирован или цементирован. Масло на охлаждение головки поршня поступает из шатунов в среднюю часть головки и затем по отверстиям б в периферийную часть а.
1.2 Неисправности сборочной единицы тепловоза, их причины и способы предупреждения
В эксплуатации работа деталей поршня происходит в условиях больших термических и механических нагрузок. Перечень типичных неисправностей, способы предупреждения отказов деталей и сборочных единиц поршня дизеля Д49 приведены в таблице 1.
Таблице 1 — Неисправности поршней и поршневых колец
Трещины, сколы, задары или сетка прогара в головке поршня
1 Механические нагрузки
2 Тепловые нагрузки
3 Повреждения химико-теплового характера
1 Соблюдение температурного режима
2 Соблюдение требований ремонта и монтажа
Сорванная резьба в теле головки поршня
1 Механические нагрузки
2 Тепловые нагрузки
1 Соблюдение температурного режима
2 Соблюдение требований ремонта и монтажа
Выработка ручьев на поршне
1 Молекулярно-механическое изнашивание
2 Повреждения химико-теплового характера
3 Газоабразивное изнашивание
1 Соблюдение температурного режима
Ослабление затяжки шпилек головки поршня и износ резьбы
1 Механические нагрузки
2 Тепловые нагрузки
3 Повреждения химико-теплового характера
1 Соблюдение температурного режима
2 Соблюдение требований монтажа
Продолжение таблицы 1
Риски, забоины, заусенцы и натиры на наружных и внутренних поверхностях тронка
1 Тепловые нагрузки
2 Повреждения химико-теплового характера
1 Соблюдение температурного режима
2 Соблюдение требований монтажа
Уменьшение размера в замке кольца в свободном и увеличение зазора в рабочем состоянии
1 Механические нагрузки
2 Тепловые нагрузки
1 Соблюдение требований монтажа
2 Соблюдение температурного режима
Увеличение зазора по высоте между кольцом и ручье
1 Механические нагрузки
2 Тепловые нагрузки
1 Соблюдение требований монтажа
2 Соблюдение температурного режима
Износ фасок около замка компрессионных колец или кромки в маслосрезывающих кольцах
1 Механические нагрузки
2 Тепловые нагрузки
1 Соблюдение требований монтажа
2 Соблюдение температурного режима
Овальность или конусность отверстия под поршневой палец более 0,06 мм
1 Механические нагрузки
2 Тепловые нагрузки
1 Соблюдение температурного режима
2 Соблюдение требований монтажа
Уменьшение высоты пружины в свободном состоянии на 3 мм
1 Механические нагрузки
1 Соблюдение температурного режима
2 Соблюдение требований монтажа
Трещины, вмятины и натиры на и пружине
1 Механические нагрузки
2 Тепловые нагрузки
1 Соблюдение температурного режима
2 Соблюдение требований монтажа
Трещины в поршневом пальце
1 Механические нагрузки
2 Тепловые нагрузки
1 Соблюдение температурного режима
2 Соблюдение требований монтажа
Овальность поршневого пальца по наружному диаметру более 0,18 мм или выкрашивание цементированного слоя
1 Механические нагрузки
2 Тепловые нагрузки
1 Соблюдение температурного режима
2 Соблюдение требований монтажа
2. Объём работ при ремонте сборочной единицы
2.1 Общие требования к объёму работ по сборочной единице согласно правилам ремонта тепловозов
При проведении технического обслуживания ТО-2 запускают дизель, проверяют работу механизмов и агрегатов на слух (посторонние стуки и шум не допускаются).
При проведении технического обслуживания ТО-3 и текущего ремонта ТР-1 через люки блока цилиндров, при положении поршня в НМТ, осмотреть стопорение шпилек и гаек, а при положении поршня в ВМТ осмотреть состояние рабочей поверхности втулки цилиндра. В случае обнаружения натиров и рисок, способных привести к задиру поршня и втулки, разобрать цилиндровый комплект для устранения неисправности.
При каждом осмотре поршней прокачать дизель маслом и проверить поступление масла к втулке верхней головки шатуна и пальцу поршня, а также на охлаждение поршня по сливу масла из четырёх каналов.
Слив должен быть непрерывным и равномерным.
При проведении текущих ремонтов ТР-2 и ТР-3 проводят следующие работы.
Поршень разбирается, очищается и осматривается. На поршнях не допускается наличие: трещин любого размера и расположения; сколов, задиров и рисок глубиной более 1 мм; сетки прогара на головке; изломов перемычек между канавками под поршневые кольца; размеров, выходящих за предельные.
Контроль наличия трещин в головке поршня проводится методами неразрушающего контроля или наливом керосина с выдержкой не менее 3-х часов. Перед наливом керосина поверхность поршня покрывается снаружи меловым раствором и просушивается. Трещина обнаруживается по темной полосе керосина, выступающего на меловую поверхность. После проверки мел удаляется салфеткой, смоченной в керосине.
Риски, забоины, заусенцы и натиры на наружных и внутренних поверхностях поршня и тронка зачищаются в направлении, перпендикулярном оси тронка.
Выработка ручьев на поршне определяется путем измерения зазора между ручьем и кольцом, предназначенным для установки. Перед измерением зазора поршень и кольца тщательно протираются насухо. Кольца устанавливаются в свои ручья щипцами. Кольца в канавках должны перемещаться свободно без защемления.
Зазоры в ручьях замеряются в 8-12 точках по периметру поршня. При увеличении зазоров, более указанных, а также при наличии радиальных рисок, местных углублений на поверхности ручьев, головка поршня заменяется. В случае срыва резьбы М16х1,5 в теле головки поршня, резьба перерезается на М18х1,25.
Определяется овальность бобышек поршня под палец. Тронк заменяется при овальности более 0,06 мм.
При ослаблении или разрушении сливных трубок устанавливаются новые с натягом 0,01-0,032 мм.
Проверяется затяжка шпилек головки поршня. При ослаблении затяжки шпильки выворачиваются, очищается резьба на шпильке и в головке, шпильки заворачиваются вновь моментом 7-10 кГс. м. Перед сборкой сопрягаемые поверхности головки и тронка смазываются эластомером ГЭН-150 (В) или другим клеем с аналогичными свойствами, устанавливаются новые уплотнительные кольца. После окончания сборки качество постановки уплотнительных колец проверяется «на керосин». Течь не допускается. Резиновые уплотнительные кольца заменяются.
Кольца осматриваются и дефектуются. Кольца полежат замене при наличии: сколов; задиров на рабочей поверхности; следов прорыва газов из-за неприлегания колец к зеркалу гильзы; зазора в замке и ручье более нормы; скола хрома на компрессионных и односкребковых маслосъемных кольцах; толщины хрома у компрессионных колец менее 0,07 мм.
Зазор в замке в свободном состоянии измеряется по хорде штангенциркулем.
Зазор в замке в рабочем состоянии измеряется при положении кольца в средней части втулки цилиндра или в калиброванном кольце. При зазоре более 2,2 мм кольцо заменяется. При увеличении зазора в замке в рабочем состоянии до 1,8 мм у первого кольца рекомендуется переставлять первое кольцо в третий ручей поршня, а третье кольцо — в первый ручей поршня.
Стакан подлежит замене при наличии трещин и глубоких задиров на цилиндрической посадочной поверхности. Вмятины, натиры и мелкие забоины на посадочной поверхности устраняются шабровкой или притиркой. Пружина заменяется при наличии трещин.
Пальцы проверяются магнитным дефектоскопом и осматриваются. Пальцы подлежат замене при наличии: трещин; размеров, выходящих за предельно-допустимые; выкрашивания поверхностного слоя.
Палец заменяются при увеличении зазора, между пальцем и втулкой шатуна, между пальцем и бобышкой поршня, более нормы или при ослаблении посадки втулки в верхней головке шатуна, а также в проушине главного шатуна.
Отдельные риски и натиры разрешается заполировать.
При проведении капитального ремонта КР-1 поршни в сборе заменить новыми независимо от состояния.
2.2 Ведомость объема работ по ремонту поршней Д49
Объём обязательных работ, выполняемых при всех видах технического обслуживания и ремонта тепловозов, регламентируются Правилами ремонта.
Ведомость объема работ по ремонту поршней и поршневых колец приведена в таблице 2.
Ведомость объема работ по ремонту поршней и поршневых колец
Источник