Технология ремонта шатунов дизеля

Ремонт шатунов. Ремонт поршней

Ремонт шатунов

Шатуны судовых дизелей представляют собой конструкции, состоящие из стержня шатуна и крышки нижней половины вкладыша шатунного подшипника. В ряде случаев, особенно у МОД большой мощности, стержни шатунов выполняют разъемной конструкции в виде кривошипной головки и собственно стержня шатуна. Этим разнообразием конструктивного исполнения и количества контактных поверхностей, подвижных и неподвижных соединений подшипников шатунов, нижней головки и крышки шатунных вкладышей определяются разновидности износов шатунов.

Шатуны в эксплуатации находятся под действием динамических нагрузок, что способствует развитию усталостного разрушения.

К ведущим износам шатунов относят:

· искажения геометрической формы и размеров подшипников кривошипной и поршневой головок шатуна, плоскостей поверхности разъема лапы шатуна с кривошипной головкой;

· ослабление и искажение формы баз головки шатуна; нарушение взаимного расположения осей подшипников шатунов и баз поршневой и кривошипной головок в результате неравномерного изнашивания и искривления стержня шатуна;

· усталостные трещины на стержне шатуна.

При дефектации искажения и изменения размеров подшипников выявляют микрометрическими измерениями фактической некруглости и нецилиндричности с точностью до 0,01 мм.

Нарушения плоскостности поверхностей разъемов лапы шатуна и его кривошипной головки, образующиеся в результате наклепа, проверяют на контрольной плите на краску.

Усталостные трещины на стержнях шатунов ВОД выявляют магнитопорошковым методом. Хорошие результаты при такой дефектоскопии получают благодаря тому, что все поверхности стержней шатунов ВОД при изготовлении полируют для предотвращения концентраторов напряжений при эксплуатации. Контролируют стержни шатунов дефектоскопами с использованием циркулярного и комбинированного в приложенном поле способов намагничивания. Выбор этих способов намагничивания объясняется общими характерными закономерностями ориентации возможных трещин в шатунах. Первый из указанных способов намагничивания применяют для выявления трещин в головках шатунов, а второй – непосредственно в стержне.

На дефектоскопию шатуны направляют в сборе с крышкой, но без вкладышей подшипников. Перед магнитопорошковым контролем детали очищают от смазочного материала, нагара и цветов побежалости.

Трещины на шатунах являются недопустимыми дефектами, поэтому шатуны в случае обнаружения трещин выбраковывают.

В заключении магнитопорошкового контроля шатуны, как и обычно, размагничивают в камере для размагничивания или на дефектоскопе.

Ремонт шатунов предполагает восстановление точности баз по форме, размерам и взаимному расположению осей подшипников шатунов механической обработкой.

Базы под вкладыши шатунных подшипников и втулки поршневой головки шатуна восстанавливают растачиванием на ремонтный размер с точностью до 7–9 квалитета и микрорельефом, соответствующим параметрам Ra 2,5–1,25 мкм.

При замене втулок головного подшипника с предельными износами старую втулку выпрессовывают, а на ее место устанавливают с натягом новую бронзовую втулку. Лучшие результаты при запрессовке достигают за счет предварительного охлаждения втулки до температуры 350 К в твердой углекислоте или жидком азоте.

Рабочие поверхности головного и шатунного подшипников после ремонта (замены) растачивают одновременно на алмазно-расточных станках, станках повышенной точности. При растачивании обрабатываемую деталь (шатун) закрепляют на суппорте станка. Осевую подачу обеспечивают гидравлическим приводом. За счет точной настройки жесткости таких станков получают не только требуемые результаты по микрорельефу (до Ra 0,32–0,63 мкм), квалитетам точности размеров, но и по взаимному расположению баз подшипников шатунов.

Подшипники шатунов на универсальных горизонтально-расточных станках обрабатывают раздельно в такой последовательности, при которой сначала обеспечивают межцентровые расстояния в заданных пределах, а затем окончательно растачивают подшипники на номинальный или ремонтный размеры.

Отверстия под шатунные болты при ремонте развертывают на ремонтные размеры.

Шатунные болты – очень ответственные детали СЭУ. Отрыв их приводит к крупной аварии. Во время работы двигателя шатунные болты испытывают растяжение от силы инерции поршня и стержня шатуна. Эта сила переменная, близкая к ударной. Болты могут испытывать ударные нагрузки и при заедании поршня. Изготавливают шатунные болты из стали марок 40Х, 40ХН, 40ХНМА, 27СГ, 33ХС, в отдельных случаях – из стали 18Х2Н4ВА.

Дефектацию этих деталей выполняют магнитными методами неразрушающего контроля. Обнаруженные трещины являются недопустимыми дефектами. Длину болта контролируют микрометрической скобой. Появление остаточного удлинения также является браковочным признаком. Поскольку шатунный болт испытывает переменные напряжения, он может порваться вследствие усталости металла. Поэтому в срок, указанный в нормативно-технической документации по эксплуатации двигателя, шатунные болты должны заменяться независимо от их состояния. Ремонту шатунные болты не подлежат.

Ремонт поршней

Наиболее характерными износами поршней (рис. 15.1) судовых дизелей являются искажения геометрических форм и размеров тронка (пов. А), отверстия под поршневой палец (пов. Б), канавок под верхние компрессионные кольца (пов. В), а также прогорания донышка поршня (пов. Г). Скорости изнашивания в пределах одной и той же детали существенно отличаются и тем самым превращают поршень в деталь с низкой вероятностью безотказной работы. Для поршней ВОД, изготавливаемых из деформируемых алюминиевых сплавов, ведущими износами оказываются прогорание донышка поршня, закоксовывание двух верхних канавок под поршневые кольца и износ этих канавок с увеличением торцевого зазора между канавкой и кольцом. Практически срок службы канавок под поршневые кольца для этих поршней составляет одну – две навигации, в то время как по другим изнашиваемым элементам сроки службы до ремонта значительно выше. Прогорание донышка поршня является браковочным признаком.

Рисунок 15.1 — Схема дефектации поршней

Износ канавок и других конструктивных элементов при дефектации обнаруживают микрометрическими измерениями и при износах, больше допускаемых по техническим условиям, поршень ремонтируют. Обычно, и особенно для поршней МОД с наддувом или без наддува, этот ремонт сводят к обработке канавок, тронка поршня и отверстия под поршневой палец по системе ремонтных размеров на ближайший ремонтный размер. Причем так же, как и при изготовлении новых поршней, основная характерная особенность технологического процесса состоит в использовании искусственной установочной базы для установки на станке детали, обеспечивающей соблюдение принципа постоянства баз при механической обработке.

Поскольку после ремонта поршни должны удовлетворять условию взаимозаменяемости, то к качеству восстановления геометрических характеристик всех конструктивных элементов предъявляются высокие технические требования. Особенно жестко эти требования регламентируются для отверстия под поршневой палец. Для удовлетворения этих требований поршни растачивают на алмазно-расточных станках. Из методов восстановления поршней наращиванием металла на практике находят применение наплавка и анодное оксидирование канавок под кольца поршней из алюминиевых деформируемых и литейных сплавов.

Восстановление наплавкой предусматривает полное заполнение металлом двух верхних (а иногда и всех) канавок под поршневые кольца и последующую механическую обработку относительно искусственной установочной базы. Наиболее эффективна в этих случаях плазменная наплавка порошковой проволокой, легированной хромом и другими износостойкими материалами. Такой процесс используют для повышения долговечности канавок поршней не только при восстановлении, но и в машиностроительном производстве при изготовлении новых деталей путем наплавки более износостойкого металла на предварительных этапах технологического процесса с последующей чистовой механической обработкой.

Анодное оксидирование (анодирование) как при изготовлении новых, так и при восстановлении изношенных поршней из алюминиевых сплавов в первую очередь преследует цель повышения износостойкости канавок для поршневых колец, поскольку оксидная пленка имеет твердость до НВ 600. Однако благодаря тому, что при анодировании на поверхности детали образуются пленки толщиной до 0,2 мм, этот процесс может обеспечивать и восстановление размеров торцовых поверхностей перемычек между канавками под поршневые кольца.

Для поверхностного упрочнения и повышения точности отверстий под поршневой палец иногда их обрабатывают импульсными раскатками, обеспечивающими многократное дискретное деформирование металла в холодном состоянии за счет соответствующего профилирования оправки роликовой раскатки.

Вопросы для самоконтроля

1. Перечислите основные износы шатунов.

2. Каким методом выявляют усталостные трещины на стержнях шатунов?

3. Перечислите характерные износы поршней. Чем они вызваны?

Источник

капитальный ремонт двигателя автомобиля

ОПИСАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ РЕМОНТА ШАТУНА

Шатун изготовлен из стали 40Н2МА (ГОСТ 4543—71), а крышка из стали 40Х (ГОСТ 4543—71). Ниж­няя головка имеет косой разъем под углом 55°±30′ к продольной оси. Шатун соединен с крышкой двумя болтами, ввернутыми в резьбовые отверстия тела шатуна. Фиксация шатуна и крышки осуществляется по шлицам и фиксирующему пояску на одном из шатунных болтов. Очень важно для работы шатунных болтов и вкладышей плотное сопряжение шлицов, поэтому грязь, заусеницы и забоины на шлицах не допускаются. Шатун с крышкой составляют комплект, одна из деталей которого не мо­жет быть заменена деталью другого комплекта. Перед сборкой шатуна резьбу бол­тов смазывают графитной смазкой. Затяжку начина­ют с длинного болта тари­рованным ключом крутя­щим моментом 20—22кгс-м.

Рис 1. Шатун

На шатуне и крышке вбли­зи стыка наносятся метки спаренности шатуна с кры­шкой.

В нижней головке шатуна имеется отверстие диаметром 93+0’021 мм под вкладыши подшипников, в верхней головке —отверстие диаметром 56+0’03 мм под бронзовую втулку. Внутрен­няя поверхность втулки оконча­тельно обработана до диаметра 50 +0.040 мм после запрессовки в отверстие верхней головки шату­на, при этом колебание размера для одного шатуна должно быть не более 0,004 мм.

В процессе эксплуатации дви­гателя у шатунов могут возни­кать следующие неисправности: изгиб и скручивание, износ от­верстий в нижней головке и брон­зовой втулке.

Шатуны с указанными неис­правностями восстанавливают. Шатуны, имеющие трещины любого размера и расположения, а также отклонение торцов верх­ней и нижней головок от поло­жения в одной плоскости более чем на 1,0 мм, выбраковываются. Проверка на отсутствие трещин осуществляется на магнитном дефектоскопе в магнитном поле при силе тока 800 А.

Бронзовую втулку из верхней головки выпрессовывают при износе отверстия во втулке более 50,08 мм или при ослаблении посадки втулки.

Для ремонта устанавливают крышку на шатун и крепят бол­тами. Окончательную затяжку болтов крутящим моментом 20—22 кгс-м производят на приспособлении.

Шатун торцом нижней головки устанавливают на площадку пленки 1, головку болта крепления крышки шатуна вставляют в головку 2 приспособления и включают электродвигатель 3. В мо­мент затяжки болта с усилием 20—22 кгс-м реактивные силы под­нимают правый конец планки / с грузом 7 вверх; планка нажмет на концевой выключатель б, который выключит электродвигатель 3. Затяжку второго болта производят в том же порядке.

Погнутые шатуны с кривизной, не превышающей 1,0 мм на длине шатуна, допускается исправлять обработкой торцов верх­ней головки шатуна. Правка шатуна не допускается.

Торец верхней головки обрабатывают с двух сторон в размеры, показанные на рис. 1. Внутренний диаметр нижней головки ша­туна проверяется после контрольной затяжки шатунных болтов моментом 20—22 кгс-м. Предельно допустимый диаметр — до 92, 98—93,05 мм, если среднее арифметическое диаметров в плос­кости стыка и сечении, перпендикулярном стыку, не выходит за пределы 93,00—93,021 мм..

Рис 2. Приспособление для расточки отверстий в головке шатуна. 1 — прижим; 2, 14 — съемные пальцы; 3 — накидная гайка; 4 — планка; 5, 15 — уста­новочные втулки; 6, 10 — съемные приставки; 7 — палец срезанный; 8, 18 — направляю­щие втулки; 9, 12 — конусные шайбы; 11 — при хват; 13 — болт; 16 — установочный па­лец; 17 — упор; 19 — корпус

Восстановление отверстия в нижней головке шатуна произво­дят осталиванием. Предварительную расточку отверстия до диа­метра 93,6 мм под осталивание и окончательную расточку до диа­метра 92,96+0’035 мм производят на алмазно-расточном станке мр-дели 2705 в специальном приспособлении (рис. 2).

Для расточки отверстия в нижней головке шатуна на корпус 19 устанавливают съемную приставку 6 установочной втулки 5 в базовое отверстие диаметром 130+0’04 мм. На приставку 6 уста­навливают шатун отверстием в верхней головке на палец 7, а тор­цом нижней головки на торец втулки 5 фиксируют отверстие нижней головки относительно оси шпинделя станка съемным пальцем 2. Устанавливают прижимную планку 4, крепят шатун в приспособлении накидной гайкой 3, вынимают съёмный палец 2 и растачивают отверстие. Расточку отверстия после осталивания производят за два прохода. Предварительно растачивают от­верстие до диаметра 92,4 мм резцом с пластинкой из твердого сплава Т5КЮ (частота вращения расточной головки 372 об/мин, подача головки — 0,23 мм/об). Окончательно растачивают отвер­стие до диаметра 92,96+0>034 мм резцом с пластинкой из твердого сплава Т30К4 (частота вращения расточной головки — 520 об/мир, подача —0,1 мм/об). После расточки отверстие в нижней головке шатуна хонингуют в размер 93+0’021 мм.

Кроме процесса осталивания отверстия нижней головки ша­туна, в последнее время разработан способ газопорошковой на­плавки, заключающийся в том, что самофлюсующийся порошок ПГ-ХН80СР2 (РТУ УССР 1179—67) наносится на восстанавлива­емую поверхность посредством ее подачи через пламя ацетилено-кислородной горелки специальной конструкции, использующей эффект эжекции (тип горелки ГАЛ-2-68).

Рис.3 Хонинговальная головка.

1- гидроцилиндр; 2 — опорная втулка: 3 — устано­вочный палец; 4 — планка; 5 — колодка хонинго-вальной головки; 6 — алмазные бруски; 7 — поводок; в —- чека; 9 — стержень; 10 — толкатель; 11 — кор­пус головки: 12 — разжимной конус; 13 — планка: 14 — прижимная втулка; 15 — шатун; 16 — корпус

Химический состав порошка ПГ-ХН80СР2: углерод — 0,3—: 0,6%, кремний — 1,5—3,0%, железо — 4,5—5,0%, хром — 12— 15%, бор — 1,5—2,5%, никель — 80,2—73,9%.

Порошок выпускается Торезским заводом твердых сплавов Ми­нистерства цветной металлургии.

Перед нанесением- порошковой композиции шатун должен быть собран с нижней крышкой; болты крепления крышки шату­на затянуть моментом 20—22 кгс-м.

При наплавке поверхности отверстия в самом шатуне стер­жень, его нужно охлаждать путем погружения в воду по головку. При наплавке отверстия в крышке шатуна охлаждение не требу­ется. Толщина наплавленного слоя — 0,1 мм. Твердость наплав­ленной поверхности — HRC 35—40. Трудоемкость наплавки — 7—10 мин на один шатун.

После наплавки отверстие нижней головки шатуна хонингуют до получения номинального размера 93+0>021 мм. Хонингование отверстия в нижней головке шатуна после расточки или наплавки. производят на вертикально-хонинговальном станке модели ЗМ82-в приспособлении, показанном на рис. 3. Хонинговальную голов­ку крепят в патроне, который устанавливают в шпиндель станка. Привод механизма разжима брусков встроен в шпиндельную бабку станка. Поступательное движение от привода передается толкателю 10 и через поводок 7 разжимному конусу 12. Послед­ний, воздействуя на планки 13, разжимает колодки 5 с алмазны­ми брусками 6. Хонингуют отверстие предварительно до диамет­ра 92,99+°>021 мм алмазными брусками марки 2768-0103-Г-АСР 100/8Q-50M-73 (ГОСТ 16606—71) при удельном давлении брусков 4—6 кгс/см2 и окончательно до диаметра 93+0>021 мм алмазными брусками марки 2768-0103-1-АСМ 28/20-50М-73 (ГОСТ 16606—71) при удельном давлении брусков 3—5 кгс/см2. Хонинговальная го­ловка должна делать 88 двойных ходов в минуту при 88 об/мин шпинделя станка. Шероховатость поверхности после окончатель­ной обработки не ниже /?а = 0,63 мкм.

При ослаблении посадки или провороте бронзовой втулки от­верстие в верхней головке после выпрессовки втулки растачи­вают под ремонтный размер 56,25 мм. Расточку отверстия под ремонтную втулку и во втулке под поршневой палец производят на алмазно-расточном станке модели 2705 в приспособлении, по­казанном на рис. 70.

С корпуса 19 приспособления снимают съемную приставку, 6, а на ее место устанавливают съемную приставку 10 и крепят болтами. На приставку устанавливают шатун, базируя отверстием в нижней головке на установочный палец 16 и упор /7, фик­сируют отверстие верхней головки относительно оси шпинделя станка съемным пальцем 14, крепят шатун в приспособлении бол­том 13 и вынимают съемный палец 14. Растачивают отверстие до диаметра 56,25+0’03 мм под ремонтную втулку резцом с плас­тинкой из твердого сплава Т30К4 при 860 об/мин расточной головки и подаче 0,1 мм/об. Шероховатость поверхности после обработки Ra = = 1,25 мкм.

В расточенное отверстие запрессовывают ремонтную втулку (рис. 4), изготов­ленную из бронзы БрОЦС 5-5-5 (ГОСТ 61.3—65).

Рис. 4. Ремонтная втулка верхнее головки шатуна

Наружный диаметр Д втулки для расточенного на ремонтный размер отвер­стия в шатуне должен быть 56,25

Бронзовую втулку запрес­совывают с натягом 0,05—0,12 мм заподлицо с торцом шатуна, со­вместив масляные отверстия во втулке и шатуне. Перед запрессов­кой втулку охладить до температуры минус 50°С в специальном контейнере с сухим льдом.

Рис. 5. Приспособление для контроля шатуна 2, 6 — индикатор; 3 — основание; 4 — корпус; 5 — стойка; 7 — упор; 9 — базовый палец; 10 — установочный палец; U — скоба

Расточку отверстия в бронзовой втулке до диаметра 50 4+0°;оз10 мм производят при частоте вращения расточной голов­ки 1600 об/мин и подаче 0,06 мм/об.

Шероховатость поверхности после расточки /?а = 0,63-7-0,32 мкм. Перед мойкой масляный канал в шатуне прочищают шом­полом. Промывают шатун в моечной машине и обдувают сжа­тым воздухом.

Изгиб, скручивание шатуна, расстояние между осями отвер­стий верхней и нижней головок проверяют на контрольном при­способлении (ряс. 73).

Настройку индикаторов, установленных ‘ на приспособлении, производят по эталону.

В верхнюю головку шатуна вставляют установочный палец 10, надевают шатун отверстием нижней головки на базовый палец 9 и кладут выступающими поверхностями установочного пальца 10 на упор 7.

Непараллельность осей отверстий верхней и нижней головок не должна превышать 0,04 мм на длине 100 мм.

Оси отверстий должны лежать в одной плоскости, отклоне­ние не более 0,03 мм на длине 100 мм.

Расстояние между осями должно быть 280±0,03 мм.

Контроль отверстий (диаметр 50^0^° mm и диаметр 93+0’021 мм) производят индикаторным нутромером. Шерохова­тость поверхностей в отверстиях головок — а = 0,63 мкм торцов а=1,25 мкм. Проверяют совпадение отверстий во втулке и шатуне.

Источник