Назначение и характеристика кривошипно-шатунного механизма двигателя Д–240 (стр. 1 из 3)

Содержание

1 .Назначение и характеристика кривошипно - шатунного механизма двигателя Д – 240

2 .Назначение, устройство, анализ условий работы и дефекты коленчатого вала двигателя марки Д-240

3 .Применяемые способы восстановления коленчатого вала

4 .Проектирование технологического процесса восстановления коленчатого вала

4.1 Обоснование способов восстановления. Выбор рационального способа восстановления

4.2 Определение режимов нанесения покрытия, выбор материалов и технологического оборудования, механической обработки и норм времени выполняемых операций

4.3 Технико - экономическое обоснование проекта

Заключение

Список используемой литературы

1 Назначение сборочной единицы (кривошипно-шатунного механизма двигателя Д-240)

Кривошипно-шатунный механизм является основным механизмом поршневого двигателя. Он служит для восприятия давления газов в такте рабочего хода и преобразования возвратно-поступательного движения поршней во вращательное движение коленчатого вала. Он состоит из блок-картера, гильз и головок цилиндров, поршней с кольцами и поршневыми пальцами, шатунов, коленчатого вала, коренных и шатунных подшипников и маховика.

Во время работы двигателя на детали кривошипно-шатунного механизма действуют давление газов, силы инерции возвратно-поступательно движущихся масс, инерции неуравновешенных вращающихся масс, тяжести и трения. Все эти силы, за исключением силы тяжести, изменяют значение и направление рассматриваемых величин в зависимости от угла поворота коленчатого вала и процессов, происходящих в цилиндре двигателя.

2 Назначение, устройство, анализ условий работы и дефекты коленчатого вала двигателя марки Д-240

Коленчатый вал - одна из основных деталей двигателя, определяющая вместе с другими деталями цилиндропоршневой группы его ресурс. Ресурс коленчатого вала характеризуется двумя показателями: усталостной прочностью и износостойкостью. Коленчатый вал воспринимает через шатуны усилия, действующие на поршни, и передает их механизмам трансмиссии. От него приводятся в действие различные механизмы двигателя.

Коленчатый вал (рисунок 1.1) состоит из следующих основных элементов:

а) коренных шеек 1, которыми вал опирается на коренные подшипники, расположенные в картере;

б) шатунных шеек 11;

в) щек 2 и 12, связывающих коренные и шатунные шейки; дляуменьшения концентрации напряжений, места перехода шеек в щекивыполнены в виде закруглений 13, называемых галтелями;

г) носка (переднего конца);

д) хвостовика (заднего конца).

Рисунок 1.1- Коленчатый вал дизеля Д-240:

1 - коренная шейка; 2 - щека; 3 - упорные полукольца; 4 - нижний вкладыш пятого коренного подшипника; 5 - маховик; 6 - маслоотражатель; 7 -установочный штифт; 8 - болт крепления маховика; 9 - зубчатый венец; 10 - верхний вкладыш пятого коренного подшипника; 11 - шатунная шейка; 12 - щека; 13 - галтель; 14 - противовес; 15 - болт крепления противовеса; 16 - замковая шайба; 17 -шестерня коленчатого вала; 18 - ведущая шестерня привода масляного насоса; 19 -упорная шайба; 20 - болт; 21 - шкив; 22 - канал подвода масла в полость шатунной шейки; 23 - пробка; 24 - полость в шатунной шейке; 25 - трубка для чистого масла.

При эксплуатации двигателя в результате действия высоких и непостоянных динамических нагрузок от давления газов и сил инерции возвратно-поступательно движущихся и вращающихся частей вал подвергается кручению и изгибу, отдельные поверхности (шатунные и коренные шейки и др.) - изнашиванию. В структуре металла накапливаются усталостные повреждения, возникают микротрещины и другие дефекты. Износ элементов определяют, используя универсальный и специальный мерительный инструмент. Для обнаружения трещин используютмагнитные дефектоскопы. При эксплуатации у коленчатых валов возникает, как правило, много дефектов, основные из которых приведены в таблице 1.1.

Таблица 1.1 - Основные возможные неисправности коленчатых валов и способы их устранения

Дефект	Основные способы устранения
Износ:коренных и шатунных шеек; овальность, конусность, задиры	Шлифование под ремонтный размер. Нанесение покрытий наплавкой, электроконтактной приваркой ленты, газотермическим напылением порошковых материалов, металлизацией. Постановка полуколец, пластинирование.
посадочных мест под распределительную шестерню, шкив и маховик	Наплавка, электроконтактная приварка ленты, металлизация.
маслосгонной резьбы	Углубление резьбы резцом до нормального профиля
поверхности фланца под маховик	Наплавка, металлизация
штифтов под маховик	Замена штифтов
шпоночных канавок	Фрезерование под увеличенный размер шпонок, новой шпоночной канавки. Наплавка с последующим фрезерованием шпоночной канавки
посадочного места наружного кольца шарикоподшипника в торце вала	Растачивание посадочного места. Запрессовка втулки
Отверстий под штифты крепления маховика	Развертывание под ремонтный размер; заварка
Резьбы (срыв более двух ниток резьбы)	Растачивание или зенкерование с последующим нарезанием резьбы увеличенного размера; углубление резьбовых отверстий с последующим нарезанием такой же резьбы под удлиненные болты (пробки). Постановка резьбовых спиральных вставок
Скручивание вала (нарушение расположения кривошипов)	Шлифование шеек под ремонтный размер; наплавка шеек с последующей обработкой
Торцовое биение фланца	Подрезание торца фланца точением или шлифованием
Изгиб вала: до 0,15…0,20 мм до 0,20…1,20 мм	Шлифование под ремонтный размер Правка под прессом или чеканка щек
Трещины на шейках вала	Шлифование под ремонтный размер. Разделка трещин с помощью абразивного инструмента, заварка

3 Применяемые способы восстановления коленчатого вала

Основной дефект коленчатых валов — износ коренных и шатунных шеек. Износ шеек устраняют шлифованием их под ремонтный размер. Для шлифования валов служат станки ЗА423 или ЗВ423. Шейки вала шлифуют электрокорундовыми кругами на керамической связке зернистостью 16...60 мкм, твердостью СМ2, CI, С2, СТ1 и СТ2. При восстановлении коленчатых валов перешлифовкой под ремонтный размер шеек практически невозможно обеспечить их 100%-й ресурс, и он уменьшается тем больше, чем больше номер ремонтного размера. Это объясняется тем, что твердость закаленных ТВЧ шеек уменьшается от поверхности по сечению вала и при шлифовании удаляется наиболее твердый слой. Некоторые ремонтные предприятия для обеспечения высокой износостойкости и ресурса валов после перешлифовки шеек выполняют их закалку ТВЧ, лазерное упрочнение и др.

Коренные и шатунные шейки, вышедшие за ремонтные размеры, восстанавливают наращиванием различными методами: наплавкой (под флюсом, плазменной, в среде защитных газов, широкослойной и др.); гальваническими покрытиями (железнением, хромированием); металлизацией; напеканием порошков; электроконтактной приваркой ленты; приваркой или приклеиванием полуколец; пластинированием и др.

Более 85 % объема восстановления шеек коленчатых валов выполняют наплавочными способами и прежде всего наплавляют под слоем флюса. При этом можно выделить следующие основные варианты технологических процессов: наплавка без термической обработки; наплавка с последующей термической обработкой; термическая обработка, наплавка, термическая обработка; наплавка, упрочнение.

Наиболее распространенной считают наплавку пружинной проволокой второго класса под слоем легированного флюса, представляющего собой смесь, состоящую из плавленного флюса АН-348А (93,2 %), феррохрома (2,2 %), графита (2,3 %) и жидкого стекла (2,5 %). Этот метод резко снижает усталостную прочность наплавленных коленчатых валов из-за наличия огромного количества трещин.

Разработана наиболее прогрессивная технология наплавки изношенных коленчатых валов. Она предусматривает наплавку шеек валов проволокой Нп-30ХГСА под флюсом АН-348А с последующей механической обработкой и полным повторным циклом термической обработки (нормализация и закалка ТВЧ). Эта технология требует специального термического оборудования и целесообразна при большой производственной программе восстановления.

Для восстановления шеек валов используют электроконтактную припайку стальной ленты из стали 50ХФА, дуговую металлизацию порошковой проволокой ПП-ОМ-2.

Коленчатые валы некоторых двигателей (типа ЗМЗ и др.) изготавливают из высокопрочного магниевого чугуна ВЧ50 и ВЧ45. Их износостойкость и усталостная прочность примерно одинаковы с соответствующими показателями валов, выполненных из стали 45, но себестоимость получения заготовок отливкой в 2,0...2,5 раза ниже получения поковок. В то же время чугун относится к трудно-свариваемым материалам. Поэтому рассмотренные выше способы наплавки не дают хороших результатов при восстановлении чугунных валов.

Для восстановления чугунных коленчатых валов применяют следующие способы дуговой наплавки: по стальной оболочке; двухслойную наплавку; наплавку с последующей нормализацией; наплавку проволокой Нп-15 СТЮЦА под слоем флюса АН-348А; широкослойную наплавку малоуглеродистой проволокой марки 08А с добавлением в зону горения дуги ферромагнитной шихты и др.

При восстановлении валов дуговой наплавкой усталостная прочность валов достигает 80 % новых, но процесс сложен и трудоемок.

При двухслойной наплавке оболочкой служит первый наплавленный слой, который получают с помощью малоуглеродистой порошковой проволоки под слоем

флюса АН-348А. Второй слой наплавляют как бы по стальной поверхности обычными методами. Однако усталостная прочность таких валов составляет всего около 70 % новых.Наплавку с последующей нормализацией применяют для восстановления чугунных коленчатых валов двигателя ЗМЗ-53, которые разрушаются из-за усталости после наплавки по шатунным шейкам. При нормализации твердость наплавленных шатунных шеек уменьшается до HRC 25...30, снижаются внутренние напряжения, и в итоге усталостная прочность повышается до 85 % уровня новых валов. Некоторое снижение износостойкости шатунных шеек компенсируется ее запасом по сравнению с коренными шейками.К перспективным и эффективным способам восстановления стальных и чугунных коленчатых валов относится плазменная наплавка. Рекомендуют комбинированный способ наплавки, предусматривающий одновременную подачу проволоки и порошка.При восстановлении коленчатых валов, изготовленных из стали 45 (СМД-14, А-41 и др.), шейки наплавляют композицией проволока Св-08МХ или Св-08Г2С (85 %) + порошок ПГ-СР4 (15 %), а галтели - той же композицией, но в соотношении 75 и 25 %. Валы из стали 50Г (ЯМЗ-238НБ и др.) наплавляют проволокой Св-15ГСТЮЦА (75...80 %) и порошком ПГ-СР4 или ПГ-СРЗ (20...25%). При восстановлении чугунных валов применяют проволоку Св-15ГСТЮЦА (70%) и порошок ПР-Н70Х17 СЧР4 (30 %).