Pereosnastka.ru
Обработка дерева и металла
Поршневая группа деталей входит в состав механизмов преобразования вращательного движения в поступательное.
К основным деталям поршневой группы относится цилиндр состоящий из так называемой рубашки и внутренней втулки или гильзы, и поршень с поршневыми кольцами. Поршень соединен с шатуном посредством поршневого пальца, второй конец шатуна имеет вкладыш, который соединяет шатун с коленчатым валом.
В процессе эксплуатации вследствие износа увеличивается зазор между стенками цилиндра и поршня; поверхность цилиндра приобретает нецилиндричность и некруглость, на стенках цилиндра образуются задиры. Поршневые кольца становятся менее упругими, увеличивается зазор в замках, т. е. в местах, где находится стык концов. В результате всего этого в полости цилиндра уменьшается компрессия, т. е. степень сжатия газов, так как газы просачиваются между стен-нами поршня и цилиндра. Из-за износа нарушается также посадка поршневого пальца в бобышках поршня и головке шатуна и посадка головки шатуна на шейке вала, что влечет за собой возникновение стука в сопряжениях.
Ремонт деталей поршневых и кривошипно-шатунных механизмов часто обходится дороже, чем изготовление новых. Поэтому в каждом конкретном случае судят о целесообразности и методе ремонта. Наибольший эффект достигается заменой изношенных деталей новыми запасными частями. При этом снижается время простоя машин из-за ремонта, снижается трудоемкость и повышается качество ремонта. Однако в ряде случаев и особенно при ремонте крупных компрессоров, пневматических молотов и других (и при отсутствии запасных частей) детали поршневых и кривошипно-шатунных механизмов приходится ремонтировать. В таком случае рационально пользоваться методами, рассмотренными ниже.
При ремонте деталей поршневой группы необходимо строго выдерживать технические требования на ремонт.
Изношенные цилиндры принято ремонтировать по системе ремонтных размеров. При восстановлении цилиндра в сопряжении цилиндр — поршень производится механическая обработка отверстия цилиндра под больший ремонтный размер и соответственно подбирается новый поршень, диаметр которого больше диаметра прежнего.
Ремонтные размеры цилиндров, как правило, устанавливаются заводами-изготовителями. Эти размеры для цилиндров двигателей идут с градацией 0,5—1,0 мм в зависимости от диаметра цилиндра. Если, например, первоначальный (номинальный) диаметр цилиндра равен 101,57+°06 мм, то его первый ремонтный размер будет 102,07+° °® мм, второй — 102,57+0’06 мм и т д. до последнего пятого размера 104,07+0’06 мм. Последний ремонтный размер должен быть таким, чтобы цилиндр был достаточно прочным.
Восстановление рабочей поверхности цилиндра по системе ремонтных размеров имеет то преимущество, что многократно используется корпус цилиндра (или блок цилиндров). Изготовление же нового цилиндра требует больших трудовых затрат.
Рис. 1. Поршневая группа деталей
Цилиндры, износ которых вышел за пределы последнего ремонтного размера, в отдельных случаях можно восстановить растачиванием и последующей запрессовкой гильзы. Гильзу запрессовывают в расточенный корпус с натягом, затем обрабатывают ее отверстие до номинального размера отверстия цилиндра.
Если в цилиндре уже имеется гильза и она изношена, то ее растачивают до ближайшего ремонтного размера на расточном или токарном станке.
После расточки производят хонингование цилиндров. Припуски на хонингование должны составлять 0,06—0,09 мм.
При отсутствии на предприятии хонинговального станка отделочную операцию отверстия цилиндра можно выполнить на токарном или сверлильном станке, применяя шлифовальную головку.
После окончательной обработки внутренняя поверхность цилиндра должна иметь 9-й класс шероховатости.
У поршней в результате эксплуатации изнашиваются канавки и отверстия под поршневой палец, а также образуются трещины на донышке и риски на поверхности поршня.
Отверстия для поршневого пальца развертывают вручную специальной разверткой в небольших поршнях и растачивают на расточном станке у поршней больших размеров. Расточку можно выполнять и на токарном станке, если применить специальное приспособление. Выбор посадки поршневого пальца в отверстие поршня — с натягом или зазором — зависит от конструкции поршня и условий, в которых он работает.
Места на цилиндрической поверхности поршня, где имеются задиры или наплывы, а также днище запиливают личным напильником, потом зачищают и полируют мелкозернистой наждачной бумагой.
Поршни с трещинами обычно выбраковывают. Значительному износу подвержены поршневые канавки, которые восстанавливают проточкой на токарном станке до ремонтного размера.
Ремонт поршневых пальцев и поршневых колец
У поршневых пальцев изнашивается наружная поверхность, сопрягаемая со втулкой шатуна и бобышкой поршня. Предельно допустимый зазор между пальцем и втулкой в зависимости от типа машин составляет от 0,1 — до 0,15 мм, а зазор после ремонта должен составлять 0,002—0,025 мм. При ремонте изношенные пальцы часто заменяют новыми, поскольку трудоемкость их изготовления невелика, и пригоняют по восстановленным отверстиям в поршне и втулке шатуна. Иногда пальцы хромируют по наружному диаметру с тем, чтобы они соответствовали увеличенному размеру. Если поршень заменен новым, нужно исходить из того, что его отверстие под поршневой палец имеет номинальный размер.
Из всех деталей шатунно-поршневой группы наибольшему износу подвергаются поршневые кольца и особенно верхнее компрессионное кольцо. Об иЗносе колец судят по зазорам между кольцом и канавкой и в стыке. Поршневые кольца, если зазор между кольцом и канавкой больше 0,3—0,4 мм, а в стыке больше 3—4 мм, обычно заменяют.
Кольцо, потерявшее упругость, также заменяют. Для определения упругости поршневого кольца пользуются специальным прибором и таблицами, указывающими соотношение между силой сжатия и зазором, который должен получиться при этом сжатии.
Рис. 3. Поршневые кольца:
а — форма замка кольца, б — схема закрепления заготовки кольца для обработки по внутреннему диаметру, в — закрепление кольца для обработки по наружному диаметру, г — измерение зазора в замке шупом
В ремонтной практике поршневые кольца обычно изготовляют так: обтачивают чугунный пустотелый цилиндр, затем его разрезают на кольца с припуском для последующей обработки колец по наружному и внутреннему диаметрам, а также по высоте. Из каждого кольца вырезают небольшой участок, образуя сквозную щель, позволяющую кольцу сжиматься и создавать стык.
В стыке устраивается так называемый замок, препятствующий просачиванию газов. Его делают либо с косым вырезом под углом 45°, либо с прямым вырезом в накладку. Второй способ более надежный, но следует иметь в виду, что у колец малого диаметра нельзя делать замок в накладку, так как его тонкие части тогда легко обламываются. Кольца диаметром 300 мм и более сжимают почти до соприкосновения поверхностей выреза (торцов) и спаивают, затем их окончательно протачивают по наружному и внутреннему диаметрам. После этого кольца распаивают.
Поршневые кольца растачивают и обтачивают на размер на специальных оправках, после того как у колец сделан вырез, устроен замок и окончательно обработаны торцы. На одной оправке кольцо растачивают в размер, на другой оправке его окончательно обрабатывают снаружи. Закрепление поршневого кольца в оправках производят через фланцы и винтом.
Зазор между кольцом и канавкой по высоте в отремонтированных сочленениях колеблется от 0,06 до 0,12 мм и зависит от типа машины. Проверяют зазоры шупом.
Поршневые кольца больших размеров пригоняют к канавкам шабрением с последующей притиркой торцов по плите. Если имеется возможность, то лучше шлифовать кольца на плоскошлифовальном станке. Небольшие кольца пригоняют шлифованием.
Поместив кольцо в восстановленном цилиндре, определяют зазор в замке щупом. Заключительные операции — пригонка замка и его зачистка — личным напильником, либо оселком.
При установке колец на поршень необходимо добиться равномерного расположения замков по периметру цилиндра, что еще надежнее предотвращает прорыв находящихся в цилиндре газов или пара.
В двигателях, компрессорах и паровых машинах применяются разные виды шатунов, однако условия, в которых они все работают, предъявляемые к ним требования в основном одинаковы.
Рис. 4. Шатун:
а — комплект деталей шатуна, б — проверка параллельности осей верхней и нижней головок шатуна; 1— стержень, 2—болты, 3 — поверхности разъема большой головки, 4 — гайки, 5 — шплинты, 6,9 — половинки большой головки, 7—вкладыши, 8— прокладки, 10 — втулка, 11— малая головка шатуна. 12 — призма, 13 — опорная площадка, 14 — контрольная плита, 15 — щуп, 16 — оправки
Шатун состоит из ряда деталей, которые в работе изна-тиьшшся. Стержень изгибается или скручивается, повреждаются поверхности разъема большой головки шатуна и крышки. Могут изнашиваться вкладыши или втулки 10, поверхности посадочного отверстия в малой головке 11, внутренняя поверхность большой головки под вкладыши.
Если стержень шатуна изогнут или скручен несильно, его выправляют на прессе.
Для проверки шатунов на изгиб и скручивание применяют специальное приспособление, основными частями которого являются контрольная плита с оправками и и призма. В верхнюю головку устанавливают оправку и надевают шатун нижней головкой на оправку. На цилиндрические выступы оправки устанавливают призму, имеющую три опорные площадки. Если стержень шатуна не изогнут и не скручен, оси отверстий головок должны быть параллельны, при этом все три опорные площадки будут соприкасаться с плитой. Возможный зазор между какой-либо из опорных площадок и плитой контролируется щупом. Допустимая величина зазоров в каждом конкретном случае указывается в инструкционной карте.
Не разрешается править шатуны в сборе.
Шатуны с небольшим износом поверхностей отверстий большой головки и крышки ремонтируют так: опиливают, фрезеруют или пришабривают по плите поверхности разъема с учетом того, что в результате последующего растачивания внутренних цилиндрических поверхностей диаметр этих отверстий несколько увеличится; поверхности разъема со значительными повреждениями можно восстановить наплавкой с последующим фрезерованием. При износе баббита вкладышей производят перезаливку и затем вкладыши растачивают. Изношенное отверстие головки растачивают до следующего ремонтного размера и изготовляют новую втулку.
Источник
Ремонт шатунно поршневого механизма
РЕМОНТ ШАТУННО-ПОРШНЕВОЙ ГРУППЫ (ШПГ) ДВИГАТЕЛЯ
Характеристика дефектов деталей ШПГ, способы их определения и устранения Поршни изготавливаются, как правило, из алюминиевых сплавов АЛ 4, АЛ 10В твердостью НВ 100—130. Их основными дефектами являются износ канавок под поршневые кольца, износ отверстий бобышек под поршневой палец, износ и задиры юбки поршня.
У поршня измеряют диаметры юбки, отверстия в бобышках и ширину канавок под поршневые кольца. Диаметры юбки поршня измеряют микрометром в плоскости качения шатуна и плоскости оси бобышек в двух сечениях.
Диаметры бобышек измеряют нутромером в вертикальной и горизонтальной плоскостях вблизи канавок для стопорных колец.
При износе канавок поршневых колец по ширине более 0,2 мм поршень выбраковывают. Износ отверстий в бобышках устраняется развертыванием отверстий под увеличенный палец. Поршневые пальцы изготавливаются из стали 20Х, 32ХНЗА с последующей цементацией или из сталей 40, 45 с последующей закалкой. Твердость поверхности НРС 56— 65. Основным дефектом пальцев является износ поверхностей сопряжения с втулкой верхней головки шатуна или бобышек поршня.
Диаметры поршневого пальца измеряют микрометром в двух взаимно перпендикулярных плоскостях в местах сопряжения его с бобышками и втулкой верхней головки шатуна.
Восстановление поршневых пальцев осуществляется гальваническим наращиванием (хромирование, железнение), пластическим деформированием (раздачей) с последующей термической и механической обработками.
Шатуны изготавливаются из сталей 45Г2, 40Х, 40, 45 с последующей закалкой и высокотемпературным отпуском до твердости НВ 207—289.
Основными дефектами шатунов является изгиб и скручивание стержня, износ поверхности отверстия верхней и нижней головок, поверхностей разъема нижней головки,’ поверхностей под головку и гайку шатунного болта.
Проверку диаметров головок производят индикаторным нутромером. Изгиб и скручивание шатуна проверяют при помощи приспособления КИ-724, предварительно собрав шатун с крышкой нижней головки (без вкладышей и втулки верхней головки).
Для шатунов двигателей всех марок изгиб не должен превышать 0,04 мм, а скручивание 0,06 мм на длине 100 мм (расстояние между контрольными штифтами). Шатуны правят методом обратного деформирования на специальных приспособлениях или под прессом. Для снятия остаточных напряжений шатуны после правки стабилизируют. При этом их нагревают в электрической печи до 400—450 °С, выдерживают при этой температуре 0,5—1,0 ч и затем медленно охлаждают на воздухе.
Износ поверхности нижней головки шатуна устраняют шлифованием плоскости разъема крышки с последующей расточкой нижней головки. При этом с крышки снимают слой металла толщиной 0,20—0,30 мм.
Верхнюю и нижнюю головки шатуна растачивают на станке УРБ-ВП-М. Овальность и конусность не должны превышать 0,02 мм.
После восстановления отверстия верхней головки шатуна производят запрессовку втулки с последующим растачиванием.
При расточке восстанавливают расстояние между осями верхней и нижней головок шатуна смещением центра расточки втулки. После расточки внутренняя поверхность, втулки раскатывается.
Втулки верхней головки шатуна изготавливаются из бронзы различных марок. Основными дефектами втулок является износ внутренней поверхности и ослабление посадки в верхней головке шатуна. Восстановление осуществляется пластическим деформированием (осадкой, раздачей) или гальваническим наращиванием (меднением). Восстановленную или новую втулку запрессовывают в верхнюю головку шатуна.
Запрессованные втулки предварительно растачивают с припуском на раскатывание 0,025—0,050 мм. Ролики и втулки при раскатке обильно смазывают дизельным топливом. Овальность и конусность не должны превышать-0,005 мм.
Комплектование деталей ШПГ двигателя
Детали ШПГ изготавливают по высокому классу точности. Сопряжения их имеют узкие пределы допустимых зазоров, что требует малого поля допуска на изготовление, что экономически нецелесообразно, поэтому детали ШПГ изготавливают с более широкими допусками и разбивают на три группы. Соединением деталей одной и той же группы (селективная сборка) добиваются заданных значений зазоров.
Кроме этого, детали ШПГ работают в условиях высоких скоростей и значительных знакопеременных нагрузок, поэтому несбалансированность движущихся деталей приводит к ускоренному аварийному износу и возможному отказу. Чтобы обеспечить динамическую сбалансированность кривошипно-шатунного механизма, поршни и шатуны одного комплекта подбирают по массе. Разница в массе шатунов различных двигателей обычно допускается в пределах 8—15 г, а разница в массе поршней не должна превышать 10 г.
Обозначение размерной группы и веса деталей приводится непосредственно на деталях (табл. 4.39). Вместо полной массы на деталях некоторых марок двигателей нанесены 2—3 цифры, обозначающие соответственно сотни, десятки, единицы граммов.
Подбор поршневых колец осуществляют по канавкам поршня и зазору в стыке. В зависимости от марки двигателя зазоры бывают величиной 0,03—0,25 мм. Верхнее компрессионное кольцо ставят с большим зазором. Величину зазора проверяют щупом. Правильно подобранное кольцо-должно свободно перемещаться в канавках и утопать под действием собственного веса. Зазор в замке проверяется-постановкой кольца в гильзу и последующим измерением.
Содержание и порядок выполнения работы
Ознакомиться с заданием и оснащением рабочего места. Проверить шатун на изгиб и скрученность на приборе КИ-724 (рис. 1) и произвести его правку в следующей последовательности:
Рнс. 1. Приспособление для проверки шатуна на изгиб и скрученность.
а —проверка шатуна на изгиб, б — установка индикаторов, в — установка разжимной оправки, г — проверка шатуна на скрученность; 1 — оправка; 2 — разжимная оправка; 3 — призма; 4, 7 — индикаторы. .5 — плита; 6 — упор; 8,10 — конусы; 9 — разжимная втулка оправки; 11 — гайка
— установить шатун на пресс и выпрессовать изношенную втулку из отверстия верхней головки шатуна;
— вставить вместо нее оправку с разжимной втулкой 9. Затем, закручивая гайку 11, конусами 8 и 10 закрепить оправку в отверстии шатуна; установить призму 3 с индикаторами 4 и 7 на оправку 1 таким образом, чтобы упор 6 призмы уперся в плиту 5. Не сдвигая призму с места, провернуть шкалу индикатора 4 АО совпадения нулевого деления с большой стрелкой индикатора. Провернуть призму на 180° и аналогично настроить индикатор 7;
— закрепить шатун на оправке 1 таким образом, чтобы призма 3, установленная на оправку 2, уперлась упором 6 в плиту 5. Отклонение большой стрелки индикатора 4 от нулевого положения покажет величину изгиба шатуна. Провернуть призму 3 на 180° и также по индикатору 7 определить величину скрученности шатуна. Скрученность шатунов тракторных двигателей допускается в пределах 0,05— 0,08 мм, а изгиб — 0,03—0,05 мм на 100 мм длины межосевого расстояния нижнего и верхнего отверстий шатуна;
— при наличии изгиба и скрученности шатун необходимо выправить с помощью приспособлений;
— для снятия остаточных напряжений после правки шатун нагреть в печи до 400—450 °С и выдержать при этой температуре в течение 30—60 мин. Затем оставить медленно остывать на воздухе;
— повторить проверку на изгиб и скрученность.
Запрессовать втулку в верхнюю головку шатуна и расточить ее под поршневой палец в следующей последовательности:
— при наличии изгиба и скрученности шатун выправить с помощью приспособлений и повторить проверку на изгиб и скрученность;
— допускается изгиб и скрученность шатунов соответственно 0,03 и 0,05 мм на 100 мм длины межосевого расстояния нижнего и верхнего отверстий шатуна. Желательно перед правкой нагреть его стержень до 450—600 °С;
— установить шатун на пресс и запрессовать новую втулку в отверстие верхней головки шатуна;
закрепить в отверстии нижней головки шатуна оправку 4 (рис. 1). Установить оправку вместе с шатуном на призмах 5 каретки. Уложить шаблон между упорами на подвижной каретке в кронштейне 5. Маховичком 6 переместить каретку до зажима шаблона между упорами каретки и кронштейном, застопорить каретку винтом 7. Надеть на шпиндель 2 центрирующий конус и маховиком ручного перемещения шпинделя совместить ось втулки шатуна с осью шпинделя. Опорой / и прижимной стойкой 3 закрепить верхнюю головку шатуна так, чтобы не нарушать
Рис. 2. Крепление шатуна при расточке втулки верхней головки: 1 — опора; 2 —шпиндель; 3 — прижимная стойка; 4 — оправка; 5 — призмы каретки; 6 — маховичок передвижения кареток; 7 — винт стопорения каретки; в —кронштейн соосности осей. Вывести шпиндель и снять с него центрирующий конус;
произвести расчет и установить вылет резца. Он при растачивании втулки верхней головки шатуна на станке УРБ-ВП-М определяется по формуле:
Н = (d п + d ш + S – б )/2
Таблица 1. Зазоры в сопряжении втулка шатуна — поршневой палец в двигателях различных марок
Источник