Разработка технологического процесса восстановления гильзы цилиндра двигателя автомобиля ЗИЛ-130

 

 

 

 

 

Содержание:

1. Введение.
2. Описание конструкции детали, материал, термообработка, условия работы детали. 
3. . Дефектация  возможные дефекты и причины их появления

1. 2.1 Износ внутренней поверхности цилиндров
2. 2.2 Кавитационное изнашивание
3. 2.3 Излом бурта гильзы
4. 2.4.Износ посадочных поясков гильзы
5. 2.5 Трещины на поверхности гильзы

4.  Технические условия на дефектацию детали

5.   Маршрут восстановления гильзы цилиндра

1)7.1 Выбор способа восстановления детали

6.   Ремонтный чертеж

7.    Анализ конструкции изделия

8.    План технологического процесса

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Агрегаты и большинство деталей  автомобиля являются ремонтируемыми объектами, их исправность и работоспособность  в случае возникновения отказа или  повреждения подлежат восстановлению. В предельном случае нарушения работоспособности, когда эксплуатация автомобиля или  его агрегата должна быть прекращена полностью или он должен быть подвергнут капитальному ремонту, состояние объекта  называется предельным. Следует отметить, что критерии предельного состояния  различных агрегатов автомобиля определяются и неустранимым нарушением безопасности движения, и неустранимым отклонением заданных параметров от установленных пределов, и главным  образом неустранимым снижением  эффективности эксплуатации автомобиля. Закономерности переходов технического состояния деталей, агрегатов и  систем автомобиля из исправного, работоспособного состояния в неисправное, неработоспособное, и, наконец, в предельное состояние  и обратно изучают методами теории надежности технических объектов. При  анализе надежности рассматривают  как отдельный технический объект автомобиль, его систему, агрегат  ил деталь.

По мере использования машин  их работоспособность и эксплуатационные показатели (тяговая мощность, тяговое  сопротивление, расход топлива, производительность) не остаются постоянными, а изменяются в широких пределах.

На узлы, механизмы и детали во время их работы оказывают влияние  механические, химические, тепловые и  электрохимические факторы. В результате этого возникают необратимые  процессы, например износ, смятие, коррозия, остаточные напряжения, вызывающие неисправности  деталей машин.

Износ поверхностного слоя, изменение  свойств материала, формы, размеров и веса детали - все это непрерывные, медленно нарастающие процессы. Развитие неисправностей вызывает постепенные  или внезапные отказы в работе узла или всей машины.

Эти изменения становятся ощутимыми, когда работа деталей качественно  видоизменяется: неподвижное соединение переходит в подвижное, а плотное  прилегание - в неплотное; увеличенный  зазор в подвижном соединении вызывает появление ненормальных стуков или изменение показателей работы.

Для приведения неисправной машины в работоспособное состояние  существует определенная совокупность работ называемая технологическим процессом ремонта машин.

Основным документом для осуществления  технологических процессов ремонта  машин в сельском хозяйстве служит типовая технология ремонта. Изучение, освоение и внедрение рекомендаций, содержащихся в этом документе, позволит своевременно и высококачественно  проводить ремонт машин.

Целью данного курсового проекта  является разработка технологического процесса восстановления гильзы цилиндра двигателя автомобиля ЗИЛ-130, с применением передовых форм и методов ремонта (организации авторемонтного производства). Так же курсовое проектирование ставит перед собой цель привить навыки самостоятельного решения конкретных задач, связанных с организацией ремонта машин на основе приобретенных знаний при изучении общетехнических и профилирующих дисциплин.

1.Описание конструкции  детали, материал, термообработка, условия  работы детали. 

Сменная цилиндрическая вставка, устанавливаемая  в блок - картере поршневых тепловых двигателей с водяным охлаждением. Гильзу цилиндра изготовляют из чугуна и применяют в блоках из алюминиевых сплавов для уменьшения износа трущихся поверхностей и облегчения ремонта. Гильза цилиндра определяет рабочий объём цилиндра, в котором перемещается поршень двигателя. Внутренняя поверхность тщательно обрабатывается и шлифуется. Снаружи гильза охлаждается водой, циркулирующей в водяной рубашке блок - картера.

Блок-картер автомобильных  двигателей часто делают со вставными гильзами.Жесткость блока цилиндров зависит от типа гильзы и ее установки. Различают сухие и мокрые гильзы.

Гильзы, непосредственно  омываемые охлаждающей жидкостью, называют мокрыми, а гильзы, внешняя  поверхность которых соприкасается  с внутренней поверхностью цилиндра, называются сухими.

Мокрые гильзы, отличающиеся лучшим отводом теплоты, ставятся на форсированные двигатели. Блок-картеры  с мокрыми гильзами по сравнению  с блок-картерами с сухими гильзами обладают меньшей жесткостью.

Для повышения жесткости  мокрых гильз их наружную поверхность  иногда делают с кольцевыми ребрами. Применение вставных сухих гильз  позволяет получить износостойкие  поверхности премиальных затратах дорогостоящих легирующих материалов.

К гильзам цилиндров  предъявляются следующие требования: достаточная прочность стенок при  действии на них сил газов, хорошая  износостойкость зеркала цилиндра при длительной работе двигателя, высокие  антифрикционные и антикоррозионные свойства, надежное уплотнение и свободное  расширение в осевом направлении (для мокрых гильз).Сухие гильзы устанавливаются или по всей длине цилиндра или только в верхней его части, где наблюдается максимальный износ. Иногда сухие гильзы вставляют по всей длине цилиндра свободно, с небольшим зазором. Так, в двигателях ЯМЗ зазор между гильзой и цилиндром достигает 0,05 мм. При работе двигателя вследствие неодинаковости температур гильзы и стенок блока цилиндров зазор исчезает.

Сухие запрессованные гильзы, устанавливаемые по всей длине  цилиндра, могут не иметь опорных  кольцевых буртиков.

Для предохранения  гильзы от осевого сдвига при заедании поршня следует применять упругие  предохранительные опорные кольца 1. Зазор s дает возможность свободно перемещаться гильзе при тепловой деформации.

Мокрые гильзы лучше  охлаждаются и их легко заменять в случае повреждения без снятия двигателя с шасси. Для того чтобы  гильза сохраняла геометрическую форму, на ней имеются два направляющих пояса (вверху и внизу), при этом диаметр  нижнего пояса несколько меньше диаметра верхнего. Опорные плоскости  мокрой гильзы располагаются в кольцевых  приливах блока цилиндров, жесткость  которых должна быть такой, чтобы  при затяжке шпилек как можно  меньше нарушалась геометрическая форма  гильзы.

Опорные плоскости  гильзы могут быть расположены в  верхней, части блока в кольцевом  приливе торцовой стенки , в кольцевом  приливе, находящемся от торцовой плоскости  на расстоянии 1/3—1/2 диаметра цилиндра , и в приливе, расположенном в  нижней части блока.

При более низком расположении опорной плоскости  гильзы по отношению к головке  цилиндров улучшаются условия охлаждения верхней части гильзы и понижается температура поршневых колец. Стык гильзы с головкой цилиндров может  быть уплотнен с помощью кольцевой  канавки 1 (178, б), проточенной в головке  цилиндров, что дает возможность  уменьшить толщину верхней части  гильзы и тем самым несколько  понизить ее температуру. Площадь опорной  кольцевой поверхности фланца мокрой чугунной гильзы - г(DI — D2)не превышает 15% площади поршня .Опорные приливы  могут быть различной формы.  
  

Рис.1 - Блок цилиндров двигателя  автомобиля ЗИЛ-130

2. Дефектация  возможные дефекты и причины их появления

2.1 Износ внутренней поверхности  цилиндров

Во время работы двигателя в верхней части  цилиндров сгорает рабочая смесь. Горение сопровождается выделением продуктов окисления – окиси  углерода и азота, углекислого газа, сернистого газа, паров воды и других веществ. При работе двигателя с пониженными температурами (50 – 60 °С) охлаждающей жидкости и масла часть продуктов окисления и особенно пары воды конденсируются на стенках цилиндров. Они растворяют продукты окисления (двуокиси) и образуют кислоты, вызывающие коррозию цилиндров. Кроме того, разрушается масляная пленка и увеличивается износ цилиндров и поршневых колец. Для повышения износостойкости цилиндров в некоторых двигателях применяют вставки 3 (рис. 2.1), изготовленные из коррозионно-стойкого чугуна. Их запрессовывают в блок цилиндров (двигатели автомобилей ГАЗ-52–04, ЗИЛ-157КД) или в гильзу цилиндра (двигатели автомобилей ГАЗ-24 «Волга» и ЗИЛ-130). Использование таких вставок (например, в двигателе автомобиля ГАЗ-53А) повышает стоимость и усложняет технологию изготовления двигателя. На двигателях автомобилей ГАЗ-3102 «Волга» и ГАЗ-53–12 гильзы цилиндров отливают монолитными из высокопрочного чугуна без вставки и крепят по верхнему бурту. Во время работы двигателя зеркало цилиндров, кроме указанной выше коррозии, подвергается также абразивному и механическому изнашиванию вследствие проникновения в двигатель пыли. Много пыли попадает в цилиндры с воздухом через впускной трубопровод, если имеются не плотности в месте его крепления, или с топливом и маслом при их небрежном хранении. Пыль, попавшая в масло, образует своеобразную притирочную пасту, вызывающую изнашивание поршневых колец, цилиндра, поршня и других деталей. Для уменьшения абразивного износа необходимы хорошая герметизация воздухоочистителя (воздушного фильтра) и впускного коллектора: заправка двигателя чистым маслом и работа его на чистом топливе; заливка в баки дизелей топлива, которое отстаивалось не менее 48 ч, и своевременная замена (или очистка) фильтров систем питания и смазочной.

Механическое изнашивание  зеркала цилиндра больше в верхней  части, чем в нижней, так как  в первой значительно выше давление. Когда в конце такта сжатия в цилиндре сгорает рабочая смесь, то резко повышается давление образовавшихся горячих газов, и первое компрессионное кольцо сильно прижимается к зеркалу цилиндра. В ВМТ скорость поршня снижается до нуля, масляная пленка выгорает, и первое поршневое кольцо вступает непосредственно в контакт с зеркалом цилиндра. При движении поршня вниз (в первый момент) происходит интенсивное изнашивание зеркала цилиндра и поршневого кольца. Для снижения износа цилиндров не следует допускать перегрева двигателя, нарушения момента начала подачи топлива (дизели) и применять для смазывания двигателя масла, не рекомендуемые заводской инструкцией. Абразивное и механическое изнашивание деталей происходит не только в механизмах двигателя, но и в различных механизмах автомобиля.Кроме износа по длине также наблюдается износ в направлении, перпендикулярном оси коленчатого вала, т.е. овализация гильз. Овализация гильз цилиндров вызывается как неравномерностью изнашивания, так и остаточными деформациями, возникающими от сил давления газов и бокового усилия поршня. Наибольшая овальность гильзы происходит в верхнем поясе в зоне расположения верхнего поршневого кольца при положении поршня в верхней мертвой точке.Долговечность гильзы цилиндра зависит от качества ремонта и технической культуры эксплуатации двигателя. В процессе ремонта очень важно правильно произвести установку гильзы и сборку всего кривошипно-шатунного механизма, обеспечив при этом точное выполнение технических условий на сборку двигателя. Всякое отклонение от этих условий вызывает деформацию гильзы и перекос поршней, что приводит к повышенному износу гильзы цилиндра. При эксплуатации двигателя срок службы гильзы находится в прямой зависимости от качества смазки, ухода за воздухоочистителем, а также от выполнения правил запуска и прогрева холодного двигателя. 

2.2 Кавитационное изнашивание

В дизелях наблюдаются  случаи вибрации гильз цилиндров. Она  возникает при переходе поршня двигателя  через ВМТ, т.е. при перемещении («перекладке») его от одной стороны цилиндра к другой. Между поршнем и зеркалом цилиндра есть зазор, и перемещение  поршня происходит с ударом. При  этом изменяется давление на стенки цилиндра. Вибрация цилиндра вызывает его кавитационное  изнашивание.

В переводе с латинского языка слово «кавитация» означает пустота. В потоке охлаждающей жидкости при вибрации гильз цилиндров  образуются пузырьки воздуха (пустоты), которые под действием высокого давления разрушаются (замыкаются) с выделением большой энергии. Внешняя поверхность гильзы цилиндра, а также часть блока цилиндров, где замыкаются кавитационные пузырьки системы охлаждения, подвергаются разрушению. Для предотвращения кавитационного разрушения в гильзах двигателей (например, ЯМЗ-236 и ЯМЗ-238) протачивают специальную канавку, в которую вставляют антикавитационное кольцо прямоугольного сечения .Оно расположено между гильзой и отверстием в блоке цилиндров, и, кроме того, через него нижний пояс гильзы опирается на кромку отверстия блока. В сборе с гильзой кольцо устанавливают в блок с натягом, что значительно уменьшает амплитуду колебаний гильзы цилиндра, а следовательно, и кавитационные разрушения ее и блока. Избежать кавитационного разрушения можно уменьшением вибрации гильз цилиндров, поддержанием нормального температурного режима двигателя и т.д.

В карбюраторных  двигателях кавитационное разрушение гильз цилиндров почти не встречается. Эти двигатели работают, как правило, с малыми степенями сжатия, а следовательно, давление на поршень в конце сгорания рабочей смеси в них значительно  меньше, чем в дизеле. Зазор между  поршнем и гильзой цилиндра в  карбюраторном двигателе также  меньше, и при работе он уменьшается. Поэтому при перекладке поршня в  ВМТ не происходит сильного удара  и значительной вибрации гильзы.  

2.3 Излом бурта гильзы

В блоке цилиндров  двигателя имеется округлое гладкое  углубление, так называемое седло  буртика. Оно аксиально фиксирует  гильзу в блоке. Буртик должен сидеть точно в углублении таким образом, чтобы гильза полностью прилегала  по всему периметру седла. Затем  в блоке цилиндров устанавливается  прокладка головки блока цилиндров. Уплотнение камеры сгорания (в прокладках старших поколений металлическая  окантовка, в более современных  металлических прокладках – профиль) должно при этом прилегать точно  к верхней стороне седла буртика. При затяжке болтов головка блока сильно прижимается к блоку цилиндров. При этом болты крепления головки блока и правила затяжки разработаны таким образом, что связь головки блока цилиндров с блоком выдерживает максимальное давление цикла вплоть до 200 бар. В результате через болты и прокладку передается гигантское усилие на седло буртика. Поэтому очень важно, чтобы усилие передавалось через прокладку на седло строго вертикально.