Основные дефекты шатунно поршневой группы способы их устранения

Основные дефекты шатунно поршневой группы способы их устранения

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

Общая характеристика деталей шатунно-поршневой группы ДВС и характерные износы (дефекты)

В состав шатунно-поршневой группы входят следующие детали: ша­тун, поршень, поршневой палец, поршневые кольца, шатунные болты, втулка верхней головки шатуна.

В процессе работы эта группа деталей испытывает значительные механические, инерционные, тепловые нагрузки и в большой мере определяет ресурс двигателя.

Поршни двигателей изготавливают, как правило, из кремне-алюминиевых сплавов.

Характерными износами поршней являются износ канавок под поршневые кольца, износ и задиры на юбке поршня, износ поверхностей отверстий бобышек поршня под поршневой палец.

Долговечность поршня зависит, главным образом, от изнашивания соединения «поршень — верхнее компрессионное кольцо»,так как оно воспринимает наибольшие температурные и механические нагрузки, имеет неблагоприятные условия смазывания и к нему больше всего поступает абразивных частиц из камеры сгорания. При этом наибольший износ наблюдается по нижним торцам кольца и канавки поршня.

Шатуны изготавливают, как правило, из сталей 40Х, 40Г, ЗОХГТ.

Характерными износами являются: износ внутренней поверхности верхней головки, износ внутренней поверхности нижней головки, износ опорных поверхностей крышки под гайки шатунных болтов.

В процессе работы шатуны подвержены воздействию переменных по значению и направлению газовых и инерционных сил, а также сил, возникающих в результате нарушений конструктивных параметров и кинематических цепей (неточность изготовления, неравномерный износ), поэтому они могут изгибаться и скручиваться.

Поршневые пальцытракторных двигателей изготавливают из цементируемой стали марки 12ХНЗА. Их подвергают цементации. Глубина це­ментированного слоя находится в пределах 1,1…1,8 мм, твердость наруж­ной поверхности НRC 56…63.

В процессе эксплуатации поршневые пальцы работают в условиях действия высоких механических и тепловых нагрузок, поэтому их изготавливают с трех-пятикратным запасом прочности.

Основным дефектом поршневых пальцев является износ по наруж­ной поверхности на участках контакта с втулкой верхней головки шатуна и отверстиями в поршне, причем наибольший износ — в сопряжении с втулкой.

Кроме этого, наблюдаются трещины, сколы, глубокие риски, забои­ны (до 10 % пальцев, поступающих на дефектацию).

Поршневые кольца (компрессионные) изготавливаются из серого перлитного хромотитаномеднистого чугуна, легированного молибденом, ванадием или вольфрамом. Применяются и другие высокопрочные специ­альные чугуны. Рабочие поверхности верхних компрессионных колец для повышения их износостойкости покрывают слоем хрома, а для облегчения приработки на поверхности хрома образуют специальный пористый слой небольшой толщины.

Характерными дефектами колец являются износ по высоте, наруж­ному диаметру и потеря упругости.

Шатунные болтыподвергаются воздействию переменных нагру­зок от силы инерции поступательно движущихся и вращающихся масс, а также изгибающих нагрузок, возникающих вследствие деформации крышки нижней головки шатуна и возможной непараллельности опорных, поверхностей под головкой болта и гайки.

В результате действия этих нагрузок, а также усилия предваритель­ной затяжки болтов при сборке шатунов, болты могут быть вытянутыми. Другим дефектом, встречающимся у болтов, является срыв резьбы.

Втулки верхних головок шатуновизготавливаются из бронзы. Ха­рактерными дефектами их являются износ внутренней поверхности, ослабление посадки в головке шатуна.

Разборка и дефектация деталей шатунно-поршневой группы

После снятия шатунно-поршневого комплекта с двигателя перед окончательной его разборкой измерить зазор по высоте между кольцами и канавками поршня щупом. Для компрессионных колец он должен составить 0,089…0,125 мм, для маслосъемных 0,150…0,215мм. Аналогичный контроль зазора можно выполнить после снятия колец (рисунок 1) с поршня (рисунок 2).

Рисунок 1.- Снятие колец с поршня. Рисунок 2.- Измерение зазора

При помощи круглогубцев снять стопорные кольца поршневого пальца. Выпрессовать поршневой палец на прессе при помощи наставки, тем самым разъединив шатун и поршень.

После дефектации втулки верхней головки шатуна индикаторным нутромером, на прессе с использованием наставки выпрессовать втулку.

Поршень.Дефектацию поршней начинают с наружного осмотра. Поршни, имеющие трещины, задиры на боковой поверхности и в отвер­стиях бобышек, выбраковывают. Измерить диаметр отверстий в бобышках поршня нутромером с индикатором часового типа в двух плоскостях (по оси поршня и ей перпендикулярной) и по результатам измерений определить овальность, которая не должна превышать 0,06 мм. Измерить наружный диаметр поршня в плоскости качания шатуна на уровне оси отверстий бобышек (рисунок 3) и сравнить с техническими требованиями на соответствие размерной группе: Б, С, М. (приложение 1).

Рисунок 3.- Схема измерения диаметра юбки поршня.

Шатун.Внешним осмотром определяют видимые трещины, задиры. Невидимые трещины обнаруживают магнитным методом. Шатуны с трещинами выбраковывают.

Износ верхней и нижней головок определяют путем замера диаметра отверстий индикаторным нутромером в двух взаимно перпендикулярных плоскостях и двух сечениях (рисунок 4).

Рисунок 4.- Схема замеров диаметров отверстий нижней (а) и верхней (б) голо­вок шатуна.

Замер отверстий нижней головки проводят при затянутых болтах с усилием, предусмотренным техническими условиями, в сечениях I-I и II-II находящихся на расстоянии 1/4 ширины головки от ее торцов в плоскостях А-А (перпендикулярной плоскости разъема), Б-Б и В-В.

Замер отверстий верхней головки шатуна выполняют в сечениях I-I и II-II, находящихся на расстоянии 1/4 ширины головки от ее торцов в плоскостях Г-Г и Д-Д. За действительный размер принимают наибольший из полученных.

Изгиб и скрученность шатунов проверяют в сборе с крышкой ниж­ней головки без вкладышей и втулки на специальных приспособлениях. Одно из таких приспособлений показано на рисунке 5.

Призму 3 с индикаторами часового типа устанавливают на оправку 1 (рисунок 5б) и передвигают ее до соприкосновения упора 6 призмы с плоскостью плиты 5. В этом положении перемещают индикатор 4 до получения натяга на измерительном стержне и закрепляют его. Совмещают нулевое деление шкалы со стрелкой, затем поворачивают призму на 180° и также устанавливают индикатор 7.

В отверстие верхней головки шатуна с выпрессованной втулкой вставляют разжимную втулку 9 (рисунок 5в) и закрепляют ее конусами 8 и 10. Далее шатун устанавливают в оправку 1 (рисунок 5а), перемещают его до упора оправки 2 в плиту и закрепляю на оправке. Призму ставят па оп­равку 2 и при соприкосновении ее упоров с плитой 5 поочередно, по от­клонению стрелки от нулевого положения индикатора 4 определяют изгиб шатуна, а по отклонению стрелки индикатора 7 (рисунок 5г) — скручивание.

Сравнить полученные результаты с техническими требованиями (приложение 1,2,3).

Рисунок 5.- Проверка на приборе КИ-724 шатуна на изгиб и скрученности.

а – установка стрелок индикаторов на «нуль»; б – проверка шатуна на изгиб; в – установка разжимной оправки; г – проверка шатуна на скрученность; д – устройство нижней оправки; 1 – нижняя оправка; 2 — разжимная оправка; 3 – призма; 4,7 – индикаторы ИЧ-10; 5 – плита; 6 – упор; 8,10 – конусы; 9 – разжимная втулка оправки; 11 – гайка; 12 – шатун; 13 – ограничитель; 14 – зажимной винт; 15 – рукоятка; 16 – разжимной палец-винт.

Поршневой палец. Внешним осмотром выявляется наличие трещин, сколов, задиров. Невидимые трещины выявляются магнитным дефекто­скопом. Пальцы, имеющие трещины, сколы, задиры, подлежат выбраковке.

Действительный размер и величину износа рабочей поверхности под втулку верхней головки шатуна и отверстия бобышек поршня определяют микрометром в двух взаимно перпендикулярных плоскостях и трех сече­ниях — местах сопряжения с поршнем и втулкой (овальность не более 0,04мм).

Поршневые кольца.Внешним осмотром выявляется наличие трещин, сколов, забоин. Кольца, имеющие такие дефекты, выбраковываются. Дефектация колец производится с помощью МИП-100, на котором проверяется их упругость (рисунок 6). Кольцо уста­навливают на площадку прибора 4 так, чтобы стык его находился в горизонтальной плоскости. Верхней площадкой машины МИП-100 нагружают кольцо до зазора в стыке (в замке), контролируя установленным щупом, 0,45…0,75 мм и снимают показания упругости. Для компрессионных колец при этом зазоре сила сжатия должна быть в пределах 55…83 Н.

Рисунок 6.- Схема контроля упругости компрессионного кольца на приборе МИП-100.

Проверить щупом зазор в стыке поршневых колец, устанавливая их в цилиндр строго в плоскости, перпендикулярной оси цилиндра, и одновременно контролируя качество прилегания колец к стенке цилиндра на просвет. При малом зазоре стык можно опилить на приспособлении, а при большом — кольцо следует заменить. Радиальный зазор (просвет) между кольцом и цилиндром для тракторных двигателей не должен пре­вышать 0,02 мм более чем в двух местах на дугах 30° и не ближе 30 мм от замка. У торсионных и конусных колец зазор допускается не более 0,02 мм, а у маслосъемных — 0,03 мм в любом месте с плав­ным уменьшением в обе стороны, но не ближе 5 мм от замка. Для авто­мобильных двигателей просвет не допускается.

Рисунок 7.- Измерение зазора в замке порш­невого кольца: 1 – кольцо; 2 – щуп пластинчатый; 3 – гильза.

Втулка верхней головки шатуна. Величина износа внутренней поверхности определяется с помощью индикаторного нутромера, а наружной — с помощью микрометра.

По результатам измерений определить овальность, она не должна превышать 0,04 мм.

Используя показания измерительного инструмента, подсчитать максимальный зазор в сопряжениях «палец-бобышка» и «палец-втулка», сравнить полученные данные с техническими требованиями, представленными в приложении 1.

При несоответствии деталей нормальным размерам их восстанавливают тем или иным способам.

Шатунные болты.Дефектация производится наружным осмотром и проходным резьбовым калибром. Болты и гайки с сорванной или смятой резьбой выбраковываются.

Дата добавления: 2018-02-15 ; просмотров: 2608 ; Мы поможем в написании вашей работы!

Источник