Сквозной цикл производства блока цилиндров двигателя (стр. 1 из 6)

Содержание

1. Анализ проектируемой детали и условия её работы

1.1 Описание детали

1.2 Анализ условий работы

1.3 Составление требований к деталям

1.4 Материалы для изготовления

1.4.1 Серый чугун

1.4.2 Алюминиевые сплавы

1.4.3 Табличные данные по материалам

2. Технология изготовления

2.1 Технологическая схема производства

2.2 Описание каждого технологического этапа

2.2.1 Добыча бокситов

2.2.2 Получение глинозема из руд

2.2.3. Основы электролиза криолитоглиноземных расплавов

2.2.4 Электротермическое получение алюминиево-кремниевых сплавов

2.3 Литье в песчаные формы

3. Улучшение механических свойств

3.1 Старение и закалка

4. Механическая обработка

4.1 Установка базовых точек

4.2 Получение коренных опор коленвала (постель коленвала) и установка гильз

Вывод по проделанной работе

Список использованной литературы

1. Анализ проектируемой детали и условия её работы

1.1 Описание детали

Блок цилиндров - литая деталь, служит основой двигателя внутреннего сгорания. К его верхней части крепится головка блока, нижняя часть является частью картера, в ней имеются опорные поверхности для установки коленчатого вала.

Блок цилиндров (или блок-картер) воспринимает нагрузки от вращающихся и поступательно движущихся деталей. Наиболее распространенные рядные четырехцилиндровые двигатели обычно имеют блок отлитый из серого легированного чугуна, реже – алюминия, блок показан на Рисунке 1. При этом гильзы цилиндров отлиты за одно целое с блоком, образуя рубашку охлаждения между гильзами и наружными стенками. Блок цилиндров имеет в нижней части отверстия - т.н. постели для вкладышей подшипников коленчатого вала. Постели обрабатываются на специальном прецизионном оборудовании с высокой точностью.

Сами цилиндры могут являться частью отливки (негильзованный блок), а могут иметь отдельные сменные гильзы, которые могут быть "мокрыми" или "сухими", схематично это показано на Рисуноке 2.

Сухие гильзы чаще всего запрессовывают в корпус блока, а мокрые гильзы дополнительно уплотняют кольцами из различных материалов таких как резина, или меди. Отвод теплоты через гильзы к охлаждающей жидкости зависит от свойств материала гильзы и её толщины (чем выше теплопроводность материала и тоньше стенки гильзы, тем лучше теплоотвод).

Применение гильзованных цилиндров, с одной стороны, несколько увеличивает стоимость двигателя и усложняет его сборку, но с другой стороны, - упрощает ремонт блока, так как в этом случае достаточно заменить гильзы и поршневую группу.

В то же время у негильзованных блоков при износе зеркала цилиндра его необходимо растачивать и хонинговать, что существенно усложняет ремонт, так как требуется обязательная практически полная разборка двигателя. Кроме того, к негильзованным блокам предъявляются очень высокие требования к качеству материала и технологии отливки.

Рисунок 2 - Схематичное изображение сечения блоков различных

Вокруг каждого цилиндра выполнены резьбовые отверстия для болтов крепления головки блока как Рисуноке 3. Резьбовые отверстия не связываются напрямую с гильзой (что уменьшает деформацию гильзы при затяжке болтов головки. Небольшая деформация гильз при затяжке все равно проявляется, но обычно не превышает 0,010-0,015 мм, хотя может значительно увеличиться при излишнем затягивании болтов головки.

Рисунок 3 - Отверстия болтов крепления головки блока цилиндров: 1 — проточка; 2 — деформация при отсутствии проточки

Рабочие поверхности цилиндров и гильз, которые называют зеркалом цилиндра, обрабатываются с высокой точностью и имеют очень высокую чистоту. Иногда на зеркало цилиндра наносят специальный микрорельеф, высота которого составляет доли микрометров. Такая поверхность хорошо удерживает масло и способствует снижению трения боковой поверхности поршня и колец о зеркало цилиндра.

Зеркало цилиндра Зеркало цилиндра находится в постоянном контакте с поршнем и смазывается моторным маслом, которое разбрызгивается вращающимися элементами кривошипно-шатунного механизма. Высокие технологические свойства металла и качество его обработки обуславливают необходимое сопротивление поверхности.

Рубашка охлаждения Рубашка охлаждения предназначена для отвода тепла от стенок цилиндров и от головки двигателя. Целью применения водяной система охлаждения двигателя является не только отвод тепла от стенок цилиндров, но и поддержание расчетной рабочей температуры.

Картер коленчатого вала На картере блока цилиндров предусмотрены места креплений таких элементов как генератор, компрессор кондиционера, кронштейнов крепления, насоса гидроусилителя руля и др. Картер коленчатого вала может быть отлит с блоком цилиндров в едином корпусе, а может присоединяться к нему болтами. К нижней части картера блока крепится масляный поддон, который предназначен для хранения моторного масла. Поддон обычно изготавливается из стали или алюминиевого сплава.

1.2 Анализ условий работы

Цилиндр двигателя предназначены для направления возвратно-поступательного движения поршня, восприятия энергии, выделяющейся при сгорании топлива, восприятия и отвода тепла от камеры сгорания к охлаждающей жидкости, а так же для крепления коленчатого вала для этого в блоке цилиндров выполнены каналы для смазки и охлаждения. В картере блока цилиндров выполнены постели для крепления коленчатого вала. Из этого следует, что блок-картер подвергается:

· Воздействию давления газов;

· Силы воздействия газов, которые воспринимаются резьбовыми соединениями головки блока цилиндров и опорами коленчатого вала;

· внутренние силы инерции (изгибающие силы), являющиеся результатом сил инерции при вращении и колебаниях;

· внутренние силы кручения (скручивающие силы) между отдельными цилиндрами;

· крутящий момент коленчатого вала и, как результат, силы реакции опор двигателя;

· свободные силы и моменты инерции, как результат сил инерции при колебаниях, которые воспринимаются опорами двигателя;

· Боковых сил трения возникающих при движении поршня;

· Изгибающим нагрузкам от сил давления газов и сил инерции, передаваемых через шатуны от поршней, от коленчатого вала нагрузки передаются на коренные опоры коленчатого вала и изгибают блок;

· Трение с элементами поршня (вызывает механический износ);

· Высокая температура (вызывает выжигание и коррозию металла) В том случае, если блок цилиндров изготавливается из алюминиевого сплава, зеркало цилиндра выполняется в специальной чугунной вставке (гильзе);

· Упругие деформации блока или вала приводит к искривлению осей постелей и шеек коленчатого вала. В этом случае появляется износ, неравномерный по ширине шейки;

· Нагрузка, передаваемая от вкладышей к постели, при периодическом искривлении осей приводит к износу поверхностей самих постелей (такая ситуация характерна, например, для шатунных подшипников длинных валов с малым количеством опор (например, четырехопорный вал рядного шестицилиндрового двигателя);

1.3 Составление требований к деталям

Проанализировав условия работы блока-картера, в предыдущем пункте, можно выдвинуть требования к свойствам блока цилиндров двигателя внутреннего сгорания, а именно:

· Жесткость является весьма важной характеристикой блока, которая определяет упругие деформации блока под действием различных сил. При работе двигателя коленчатый вал испытывает изгибающие нагрузки от сил давления газов и сил инерции, передаваемых через шатуны от поршней. От коленчатого вала нагрузки передаются на коренные опоры коленчатого вала и изгибают блок. При его недостаточной жесткости это может привести к ускоренному износу подшипников и выходу двигателя из строя. Жесткость блока на изгиб обычно увеличивается при увеличении расстояния от плоскости разъема коренных подшипников до нижней плоскости разъема блока и поддона картера как показано на Рисунке 4 , а также с увеличением ширины блока, толщины стенок. Особенно это важно для рядных многоцилиндровых двигателей (с числом цилиндров 5-6).

Рисунок 4 - Увеличение жесткости блок-картера (а) путем увеличения размера Н (б)

· соосность отверстий всех постелей блока;

· одинаковый размер (диаметр) всех постелей (за исключением специальных конструкций);

· перпендикулярность осей постелей и цилиндров;

· Параллельность плоскости разъема блока с головкой и оси постелей;

· Параллельность осей постелей вспомогательных и распределительного валов (если они установлены в блоке) оси постелей коленчатого вала;

· Практика показывает, что все отклонения от перпендикулярности и параллельности не должны превышать половины рабочего зазора деталей. При зазоре 0,04+0,06 мм это составляет не более 0,02+0,03 мм.

1.4 Материалы для изготовления

Блок-картер является одной из самых тяжелых деталей всего автомобиля. И занимает самое критичное место для динамики движения: место над передней осью. Поэтому именно здесь делаются попытки полностью использовать потенциал для уменьшения массы. Серый чугун, который в течение десятилетий использовался в качестве материала для блок-картера, все больше и больше заменяется в бензиновых так и в дизельных двигателях алюминиевыми сплавами. Это позволяет получить значительное снижение массы. Но, преимущество в массе не единственное отличие, которое имеет место при обработке и применении другого материала. Изменяется также акустика, антикоррозионные свойства, требования к производству обработке и объемы сервисного обслуживания.