Ремонт шатунно-поршневой группы дизеля. Дизель Д49.
Поршень дизеля состоит из стальной головки и алюминиевого тронка, скрепленных четырьмя шпильками. Составная конструкция поршня позволяет применять для головки поршня жаропрочную сталь, а для тронка – антифрикционный алюминиевый сплав и этим самым снизить массу поршня. Головка поршня охлаждается маслом. Из верхней головки шатуна масло поступает в плотно прижатый к ней пружиной стакан и далее по отверстиям – в полость охлаждения. Из полости охлаждения масло стекает в картер дизеля. На номинальной мощности температура головки над верхним компрессионным кольцом не превышает 170 °С. Умеренная температура обеспечивает хорошую износостойкость ручьев компрессионных колец. Снижение давления масла ниже номинального (0,4 МПа) приводит к увеличению уровня температурных напряжений во всех точках головки поршня. В зоне первого компрессионного кольца при уменьшении давления масла от 0,4 до 0,2 МПа температурные напряжения возрастают в 1,65 раза, а на поверхностях, охлаждаемых маслом, в 1,5 раза. Рабочая поверхность тронка покрыта слоем дисульфида молибдена (антифрикционное приработочное покрытие типа ВАП-2 или АСП). Наилучшими характеристиками обладает покрытие АСП (антифрикционное смазывающее покрытие). Оно выдерживает температурный диапазон в пределах от –100 до +350 °С, с удельной нагрузкой до 2,5 МПа, при коэффициенте трения 0,03÷0,04. Толщина покрытия составляет 10÷23 мкм и наносится на поверхность распыливанием. По сравнению с ВАП-2 АСП обладает в 3 раза меньшим коэффициентом трения и большей износостойкостью.
Неисправности: трещины.Трещины в днище могут возникать в связи с газовой коррозией, которая образуется в результате выделения кислот из газов при температуре днища ниже точки росы. Точка росы продуктов сгорания вблизи внутренней мертвой точки поршня равна 170 °С. При содержании серы в топливе более 0,3 % может происходить выделение кислот и попадание их на поверхность днища. Другая причина возникновения трещин – температурные деформации поршня, вызванные недостаточным охлаждением головки поршня.
В свою очередь недостаточное охлаждение является следствием отложения нагара в каналах днища (рис. 7.6) и эксплуатации дизеля при давлении масла в системе меньше 0,15 МПа.
Температурные деформации также вызываются сгоранием топлива на днище поршня из-за плохого распыла топлива форсункой. Трещины выявляются визуально, цветной или ультразвуковой дефектоскопией. При наличии трещин, разгарной сетки любого размера и расположения поршень бракуется.
Износ направляющей части (тронка).Износ и задиры появляются в результате нарушения режимов обкатки, нарушения температурного режима и дефекта колец. Выявляются визуально. Износ антифрикционного покрытия при ремонте ТР-3 допускается не более 50 %. При большем размере покрытие следует восстановить.
Рис. 7.6. Отложение нагара в головке поршня
Износ ручьев.Причина износа – взаимодействие поршня с кольцами, а также пригорание и закоксованность колец. Износ ручьев приводит к увеличению расхода масла «на угар». Износ выявляется по зазору между ручьем и новым кольцом, выявляемым при помощи щупа. Для компрессионного кольца с односторонней трапецией зазор не должен превышать 0,2 мм, для остальных – 0,4 мм. Если зазор превышает допуски, поршень бракуется.
Дефекты колец. Кольца осматривают и дефектируют. Они подлежат замене при наличии сколов, задиров на рабочей поверхности, следов прорыва газов из-за неприлегания колец к зеркалу втулки, зазора в замке более нормы, скола хрома. Толщина хрома у компрессионных колец должна быть не менее 0,07 мм. Зазор в замке в свободном состоянии измеряется по хорде штангенциркулем. Зазор в замке в рабочем состоянии измеряется в калиброванной втулке диаметром 260+0,01 мм. Зазоры при ремонте ТР-3 должны быть не более: в компрессионном кольце – 0,9÷1,2 мм, в компрессионном «минутном» – 0,8÷1,1 мм, в маслосъемных – 0,9÷1,2 мм. Если зазоры превышают допустимые, кольцо бракуется.
Кратко отметимдопускаемые дефекты поршней дизеля ПД1при ремонте ТР-3. Определяются путем измерения зазоры: между поршнем и цилиндровой втулкой, поршневым пальцем и втулкой верхней головки шатуна и отверстия в бобышке поршня. Если зазоры более допустимых, детали заменяются или ремонтируются. Разработанные ручьи поршня протачиваются под ремонтный размер колец. Допускается устанавливать на дизель поршни, имеющие риски на направляющей части глубиной до 1 мм, общей площадью не более 50 мм 2 .
Дата добавления: 2015-10-19 ; просмотров: 3312 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ
Источник
Правила ремонта поршня дизеля Д49
2.3 Правила ремонта поршня дизеля Д49
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 [6].
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.
Разборку производить в следующей последовательности:
1) замаркировать положение компрессионных и маслосъёмных колец в ручьях поршня и снять их с поршня;
2) расшплинтовать и отвернуть гайки крепления головки к тронку, снять втулки. Замаркировать взаимное положение головки и тронка;
3) отъединить головку от тронка и снять уплотнительное кольцо;
4)вынуть из тронка стакан и пружину;
5) при необходимости замены шпилек вывернуть их;
6) удалить нагар с головки поршня и поршневых колец;
7) промыть все детали поршня дизельным топливом и протереть их.
Детали, имеющие трещины, сколы, задиры рабочей поверхности, а также браковочные размеры заменить.
В случае наличия указанных дефектов на головке или тронке поршня заменить поршень новым. Замену шпилек произвести, как указано в сборке поршня. При ослаблении крепления или разрушении сливных трубок установить новые на эпоксидном клее на основе смол ЭД16, ЭД20.
Острые кромки и небольшие натиры на рабочей поверхности головки и тронка зачистить в направлении, перпендикулярном оси тронка. На опорной поверхности тронка, сопрягаемой с головкой поршня, при наличии наплывов алюминия удалить их шабером.
При наличии скола хрома на компрессионных кольцах или его полного износа в районе замков, а также задира поверхности колец –их следует заменить новыми.
Проверить величину зазоров поршневых колец в свободном и рабочем состоянии.
Категорически запрещено промывать тронки горячей водой в моечной машине.
Проверить зазоры между поршневыми кольцами и канавками. При замере зазоров у компрессионных колец с односторонней трапецией они должны быть плотно прижаты к поверхности поршневой Г-образной канавки.
Сборку производить по маркировке в следующей последовательности:
1) если производилась замена шпилек или их вывёртывали, то перед завёртыванием необходимо обезжирить их посадочные концы и резьбовые отверстия в головках, смазать их эпоксидным клеем на основе смол ЭД16, ЭД20. Ввернуть шпильки в поршень и затянуть их моментом 79-100 Н.м;
2) установить новое уплотнительное кольцо на тронк поршня и смазать его маслом, применяемым для дизеля;
3) соединить тронк с головкой, совмещая буквы “ВП” на верхнем торце головки с буквами “ВП” на нижнем торце тронка. Установить на шпильки втулки, смазать резьбу гаек и шпилек маслом применяемом для дизеля и навернуть гайки;
4) наворачивание гаек производить равномерно, в перекрёстном порядке за три-четыре приёма динамометрическим ключом на момент 130 Н.м. и далее до совпадения отверстий в шпильках с прорезями гаек, моментом не более 160 Н.м;
5) застопорить гайки и шпильки проволокой. Завязанная проволока должна быть натянутой, и не должна иметь свободного перемещения и поверхностных дефектов (забоин, надрывов);
6) для определения зазора между поршнем и втулкой цилиндра замерить диаметр направляющей части поршня на пояске шириной 30 мм и дуге 180+10 мм;
7) установить маслосъёмные и компрессионные кольца, после чего проверить:
— чтобы риска на кромке замка компрессионного (минутного) кольца была вверху;
— чтобы перемещение поршневых колец в канавках поршня было свободным без защемления;
— утопание поршневых колец в канавках поршня. Выступание колец из канавок не допускается;
— зазоры между поршневыми кольцами и канавками. При замере зазоров у компрессионных колец с односторонней трапецией они должны быть плотно прижаты к поверхности поршневой канавки.
8) установить в тронк пружину и стакан.
Проведённый анализ показывает, что в настоящее время качество и надёжность основных деталей дизелей (как впрочем и почти всех комплектующих локомотивов в целом ), оставляет желать лучшего.
Не во всех депо и ремонтных заводах обслуживание производиться должным образом. Следовательно, снижается надёжность и ресурс детали.
Необходимо обеспечить надлежащий контроль качества сборки, производства и обслуживания всех узлов и агрегатов, применяемых в конструкции локомотива.
В результате исследований и на основе опыта эксплуатации конструкция поршня дизелей Д49 постоянно совершенствуется.
К данному моменту поршни дизелей Д49 зарекомендовали себя как современные и надёжные детали.
1. А.И. Володин, В.З. Зюбанов , В.Д. Кузьмич Локомотивные энергетические установки. М.: ИПК «Желдориздат», 2002. – 718с.
2. А.Э. Симсон , А.З. Хомич. Тепловозные двигатели внутреннего сгорания. Учебник для Вузов .М.: Транспорт, 1987. — 467 с.
3. Никитин Е.А. Тепловозные дизели типа Д49. М.: Транспорт, 1982. — 343 с.
4. Васильев Э.Ф. Какой поршень нам нужен? / / Локомотив. – 2001, — № 9. — стр.38-39.
5. Никитин Е.А. Дизели типа Д49: пути снижения повреждаемости деталей. / / Локомотив. – 2000, — № 10. — стр. 28-31.
6. Никитин Е.А, Коробенков А.И. Руководство по эксплуатации дизель-генератора 2А-9ДГ. М.: Транспорт, 2001. — 640 с.
Источник
Поршень дизеля Д49: конструкция и ремонт
Федеральное агентство железнодорожного транспорта РФ
Московский государственный УНИВЕРИСИТЕТ путей сообщения
Институт транспортной техники и организации производства
Кафедра: «Локомотивы и локомотивное хозяйство»
«Поршень дизеля Д49: Конструкция и ремонт»
Выполнил: студент гр. ТЛТ-451
Консультант ст. преподаватель
1. Поршень дизеля типа Д49. Конструкция. Основные неисправности
1.1 Конструктивные особенности поршня дизеля типа Д49
1.2 Основные неисправности поршня
2. Модернизация и ремонт поршня дизеля типа Д49
2.1 Варианты модернизации поршня дизеля типа Д49
2.2 Методы устранения нагара в поршне дизеля типа Д49
2.3 Правила ремонта поршня дизеля типа Д49
Заключение Список литературы
Дизели 1А-5Д49 мощностью 3000 л.с. (2200 кВт) начали серийно выпускать на Коломенском тепловозостроительном заводе с 1975 г. Их устанавливал на грузовые двухсекционные тепловозы 2ТЭ116 Луганский тепловозостроительный завод. Позднее Коломенский завод приступил к серийному производству пассажирского односекционного тепловоза ТЭП70 с дизелями 2А-5Д49 мощностью 4000 л.с. (2940 кВт).
Рабочий процесс дизелей Д49 отличается высокой экономичностью на режимах номинальной мощности.
На российские железные дороги в общей сложности поступило около 2 тыс. секций тепловозов с дизелями типа Д49.
Шатунно-поршневая группа представляет группу деталей кинематической пары – поршень-шатун, играющей важную роль в рабочем процессе дизеля.
Поршни могут изготовляться из чугуна, стали и сплавов алюминия, что влияет на их конструктивные формы (алюминий имеет в 2,5 раза меньшую плотность и в 5 раз большую теплопроводность, чем чугун).
В данной работе рассматривается поршень дизеля типа Д49, особенности его конструкции, варианты модернизации, а также основные неисправности и методы их устранения.
1. Поршень дизеля типа Д49. Конструкция. Основные
1.1 Конструктивные особенности поршня
Поршень — один из основных и высоконагруженных узлов дизеля. Работоспособность поршня совместно с крышкой цилиндра и шатунными вкладышами определяет ресурс дизеля до ремонта, связанного с разборкой дизеля. На всех дизелях типа Д49 применен поршень составной конструкции и относительно малой массы, что создает умеренные инерционные нагрузки на детали шатунно-кривошипного механизма. Головка поршня отштампованная из жаропрочной стали, для снижения температуры охлаждается маслом в соответствии с рисунком 1.1.
Рисунок 1.1 — Устройство поршня
1-шпилька; 2,12-втулки; 3-палец; 4-стопорное кольцо; 5-уплотнительное кольцо; 6-головка; 7-кольца компрессионные; 8,9-кольца маслосъёмные; 10-расширитель; 11-тронк поршня; 13-стакан; 14-пружина; 15-проволока; 16-гайка; а — полость; б, в — каналы.
Поршень дизеля воспринимает силы давления газов в цилиндре и передает их на шатун, герметизирует изменяющийся при его движении объем цилиндра. Надежная работа поршневой группы зависит от обеспечения эффективных способов отвода тепла от днища поршня и создания благоприятных условий для работы поршневых колец. Через поршень может отводиться 4—7 % тепла, вводимого с топливом в цилиндр двигателях [1].
1.2 Основные неисправности поршней и крышек цилиндров
Анализ показывает, что дизели 1А-5Д49 тепловозов 2ТЭ116 имеют высокую повреждаемость и сменяемость деталей. Основные виды повреждений, например, за пять лет эксплуатации этих машин в депо Елец Юго-Восточной дороги распределяются в процентах следующим образом: трещины в крышках цилиндров – 6,1; прогары, изломы и изгибы клапанов – 33; пробой газов по газовому стыку между крышкой цилиндра и гильзой – 26,6; течи воды по резиновым уплотнениям рубашек и гильз втулок цилиндров – 29,6; задиры и разрушения поршней – 4,7.
Следует отметить, что для работников депо и ремонтных заводов важны данные о сменяемости деталей на неплановых и плановых ремонтах, а также о пробегах тепловозов до плановых разборок дизелей.
В соответствии с указанием МПС № М-2574 пробеги тепловозов 2ТЭ116 и 2ТЭ10У до текущих ремонтов ТР-2 установлены равными 135 тыс. км, до ремонтов ТР-3 — 270 тыс. км и до КР-1 – 800 тыс. км; для тепловозов 2ТЭ10Л и 2ТЭ10В соответственно 105, 210 и 630 тыс. км.
Надо отметить, что лучшие образцы зарубежных тепловозов имеют значительно более высокие пробеги локомотивов до разборки дизелей. Так, тепловозные двухтактные дизели фирмы “ General Motors ” (США) моделей 645 и 710 имеют пробеги до разборки 1 млн. 200 тыс. км.
Несмотря на высокую стоимость основных деталей дизелей типа Д49 (крышек цилиндров, втулок цилиндров, поршней) их требуемая надёжность не обеспечивается, т.е. не выполняется установленные сроки службы в соответствии с техническими условиями на поставку этих дизелей.
Сроки службы крышек цилиндров должны быть равны сроку службы самих дизелей, т.е. 20-ти годам, или 3,6 млн. км. пробега тепловоза. Фактические же сроки службы крышек составляют 800 тыс. км.
Средняя сменяемость крышек на капитальном ремонте на Воронежском ТРЗ составляет 10 шт. на дизель, или 62,5 %. По требованиям ТУ на дизель типа Д49 допускается сменяемость только 15% крышек, или 2,4 крышки за весь срок службы дизеля.
По ТУ сроки службы поршней и втулок цилиндров должны быть равны сроку службы дизеля до капитального ремонта (1млн. 200 тыс. км.). Фактически же средние сроки их службы находятся в пределах 600 – 800 тыс км.
Особенно высокая повреждаемость крышек и втулок цилиндров была на дизелях 2ТЭ121 в депо Попасная Донецкой дороги. Так, по данным этого депо, на 30-ти дизелях примерно за 2 года эксплуатации было сменено 78 крышек цилиндров, т.е. в среднем 2,6 крышки на один дизель. На некоторых дизелях в течении этого периода одновременно сменялось до восьми крышек. По три крышки цилиндра были сменены на трёх тепловозах при их пробегах менее 100 тыс. км. Всего за этот период было сменено 20 крышек при пробеге от изготовления дизелей менее 200 тыс. км.
Из-за трещин были установлены случаи сменяемости одновременно до двух втулок цилиндров на дизеле. Из-за задира были случаи замены одновременно до четырёх гильз (втулок) цилиндров.
В 1993 г. в депо Елец полностью сменили: все втулки цилиндров на пяти дизелях; гильзы на двух дизелях; резиновые кольца рубашек и водяных втулок на семидесяти дизелях, а резиновые кольца переливных трубок втулок цилиндров на пятидесяти дизелях.
Эксплуатационные наблюдения показывают, что поршни дизелей типа Д49, имеющие составную конструкцию, обладают целым рядом серьезных недостатков по сравнению с цельнолитыми поршнями, применяемыми на отечественных и зарубежных дизелях.
Из депо Дно Октябрьской дороги в 1995 г. во ВНИИЖТ поступило сообщение о том, что в поршнях дизелей типа Д49 наблюдаются значительные отложения нагара в их головках .Из депо было доставлено во ВНИИЖТ 13 головок поршней.
Рисунок 1.2 — Отложение нагара в головках поршней дизелей типа Д49 после пробега 510 тысяч километров
Из рисунка видно, что нагар в значительных количествах откладывается в центре головки и по ее краю, перекрывая почти полностью отверстия для перетока масла из центральной части в край головки (для перетока масла в головке имеется 12 отверстий диаметром 5 мм).
Осмотр поршней показал, что отложения нагара в центре днища и по краю головки было наименьшее, если отверстия для перетока масла были забиты нагаром только частично. Отсюда следует вывод, что отверстие для перетока масла диаметром 5 мм является недостаточным. Оно должно быть увеличено до 8,5 мм, имеющимся в головке составного поршня дизелей 11Д45 и 14Д40, в которых не наблюдается таких отложений нагара, как в поршнях дизелей типа Д49.
В некоторых головках поршней, доставленных из депо Дно, в середине перемычек головки для тарелок впускных клапанов (в самом тонком месте, где толщина перемычки составляет 2,8 мм) возникают термические трещины из-за перегрева головки при отложении нагара. Во время ремонта в целях повторного использования головок рекомендуется эти трещины удалять путем разделки на всю высоту перемычки (примерно 100 мм), на ширину в верхней части до 6,0 мм и у основания трещин до 3,0 мм с радиусом 1,5 мм.
Большие отложения нагара были обнаружены в головках поршней дизелей тепловозов 2ТЭ116 номеров 1315, 1316 и 1352 приписки депо Жмеринка на ремонте ТР-2 после пробегов в интервале 214 — 294 тыс. км. Толщина нагара находилась в пределах 15 — 20 мм, уменьшение проходного сечения в отверстиях для перелива масла достигало 50 — 80 %. При этом использовалось масло марки М14Г2.
На испытаниях тепловозов 2ТЭ116 в депо Основа и Полтава было обнаружено значительное количество поршней (37 шт.) на 14-ти секциях тепловозов, не имевших слива масла из поршней. Такие случаи отмечались в депо Кочетовка, Елец и Жмеринка. Отсутствие слива масла возникает при полностью забитых нагаром отверстиях для перетока масла из центра в край головки поршня в соответствии с рисунком 1.2.
Источник