Проектування дільниці по відновленню кулачків розподільчого валу автомобіля ЗІЛ–130 (стр. 2 из 8)
Як зношуються кулачки
Оскільки за умовами роботи чотиритактного двигуна потрібно, щоб за кожні два оберти колінчастого вала клапани тільки один раз відкривалися і закривалися, розподільчий вал кінематично пов'язаний з колінвалом так, що обертається з частотою в два рази меншою, ніж частота обертання колінвала.З точки зору зменшення зношування це добре.
Тим не менше зношування кулачків залишається основною причиною виходу розподілвалів з ладу. Сприяють ж зносу збільшені контактні напруги, які доводиться випробовувати кулачки.Але з якого дива величина контактних напруг може виявитися вище розрахункової?
Згадаймо, що в клапанному механізмі існує так званий теплової зазор. Він покликаний компенсувати подовження стрижня клапана через нагрівання. Якщо тепловий зазор давно не регулювався і тому великий, то між сектором відпочинку кулачка і штовхачем відсутній контакт, через що при подальшому обертанні кулачок не плавно натискає на штовхач, а з силою б'є по ньому боковою поверхнею. Зовнішній прояв таких повторюваних ударів - характерний шум, що виникатиме з-під клапанної кришки. Ділянка переходу сектора відпочинку в сектор прискорення - другий після вершини з найбільш уразливих на кулачку.При збільшеному тепловому зазорі перші мікроразрушенія на кулачку можуть з'явитися в цьому місці, а потім процес прогресує.
Гідрокомпенсатори теплових зазорів, що представляють собою, по суті, два поршенька, розсовуємо тиском масла, вирішують цю проблему, але тільки до тих пір, поки самі залишаються справними. А підклинює гидротолкателі можуть при засміченні системи змащення й наявності в олії сторонніх включень. При заклинюванні гідроштовхачем найбільше дістається вершині кулачки.
Кулачки розподільчого валу виготовляють із чугуна твердістю 55-62 HRC, шороховатість 8-го класу.
Чавун - сплав заліза з вуглецем (змістом звичайно більш 2,14%), що характеризується евтектічесім перетворенням. Вуглець у чавуні може міститися у вигляді цементиту і графіту. Залежно від форми графіту та кількості цементиту, виділяють: білий, сірий, ковкий і високоміцні чавуни.Чавуни містять постійні домішки (Si, Mn, S, P), а в деяких випадках також легуючі елементи (Cr, Ni, V, Al та ін). Як правило, чавун крихкий.
1.3 Принцип процесу надзвукового плазмового напилення
Зупинимося на деяких характерних рисах плазмового напилювання з використанням надзвукових струменів, оскільки цей метод є найбільш передовим і має ряд істотних переваг. Додавання метану або пропан-бутану до повітря, використання газоповітряної суміші в якості плазмо утворюючого газу, робить високотемпературний ділянку плазмового струменя, в якому відбувається нагрівання й прискорення частинок порошку, більш протяжним, а профіль температур і швидкостей більше заповненим. Це відіграє вирішальну роль у поліпшенні якості покриттів і підвищення продуктивності процесу напилювання. Характер траєкторії часток порошку при бічному вдув в зносячи плазмову струмінь залежить від градієнта швидкості в ній. Висока швидкісна і температурна нерівномірність по перерізу порошкового потоку у плазмовій струмені при подачі під зріз сопла плазматрона обумовлена властивостями плазмового струменя. Траєкторія польоту частинок визначається безліччю факторів. Профіль швидкостей і температур для плазми продуктів згорання характеризується меншою неоднорідністю, тому порошковий потік глибше проникає в струмінь, відбувається більш рівномірний нагрів всіх частинок, незалежно від траєкторії їх польоту. У плазмі продуктів згоряння (незалежно від траєкторії польоту, розмірів і форми частинок) аеродинамічний і теплове вплив на неї більш рівномірно.
Висока тепловіддача до часток порошку і кращі розгінні властивості плазми продуктів згорання в порівнянні з повітряного або азотної вимагають коректування часу перебування частинок порошку в високотемпературної зоні, оптимальний нагрів забезпечується при більш високих швидкостях. Для цього необхідно збільшувати витрату газу або зменшувати діаметр сопла. Підвищена швидкість частинок і рівномірний їх прогрів по всьому перетину забезпечують підвищення щільності і міцності зчеплення покриття з основою.
Профіль швидкостей і температур частинок у поперечному перерізі плями напилювання в момент контакту з основою характеризується меншою неоднорідністю в порівнянні з напилюванням в інертних газах. Тому при відносному переміщенні плазматрона і деталі на поверхню останньої завжди потрапляють частинки з високим енергетичним рівнем. Завдяки цьому периферійні частинки, що беруть участь у формуванні покриття, не так погіршують якість, що сприяє більш сприятливому розподілу міцності зчеплення та пористості покриття по плямі напилювання.
У плазмі продуктів згорання периферійні частинки досягають основи з більш високим енергетичним рівнем. Це особливо важливо при формуванні першого осадження моношару покриття, відповідального за адгезійну міцність зчеплення. Поліпшуються також інтегральні показники якості покриттів.
Вивчено вплив різних факторів (витрат порошку; умов напилювання; зносу електродів) при надзвуковому газоповітряної плазмовому напилюванні порошків із суттєво різними теплофізичними властивостями: алюмінієвого сплаву і оксиду алюмінію - на якість покриттів.
Переваги технології напилювання:
1. Можливість нанесення покриттів на вироби, виготовлені практично з будь-якого матеріалу.
2. Можливість напилювання різних матеріалів за допомогою одного і того ж обладнання.
3. Відсутність обмежень щодо розміру оброблюваних виробів. Покриття можна напилити як на велику площу, так і на обмежені ділянки великих виробів.
4. Можливість застосування для збільшення розмірів деталі (відновлення та ремонт зношених деталей машин).
5.Відносна простота конструкції обладнання для напилювання, його мала маса, нескладність експлуатації обладнання для напилювання, можливість швидко і легко переміщатися.
6. Можливість широкого вибору матеріалів для напилювання.
7. Невелика деформація виробів під впливом напилювання. Багато способи поверхневої обробки виробу вимагають нагрівання до високої температури всього виробу або значної його частини, що часто стає причиною його деформації.
8. Можливість використання напилювання для виготовлення деталей машин різної форми.
9.Простота технологічних операцій напилювання, відносно невелика трудомісткість, висока продуктивність нанесення покриття.
10.Не потрібно спеціальної дорогої обробки (очищення) продуктів, що забруднюють навколишнє середовище, на відміну від засобів очищення і нейтралізації при гальванічних видах обробки виробів.
Напилювання має відмітні особливості, знання яких необхідно для правильного вибору технології нанесення покриттів для кожного конкретного випадку. Для вибору оптимального способу нанесення покриття необхідно враховувати форму і розміри виробів;вимоги, що пред'являються до точності нанесення покриття, його експлуатаційними властивостями; витрати на основне і допоміжне устаткування, наплавочні матеріали і гази, на попередню і остаточну обробку покриттів;умови праці та інші фактори виробничого і соціального характеру.
2.1 Опис базової установки надзвукового плазмового напилення
Основні етапи у вдосконаленні апаратури головним чином пов'язані з розробкою і реалізацією нових підходів, а в останні роки з її оснащенням вимірювальними і керуючими цифровими пристроями. НВП ТОПАС розробило і освоїло випуск ряду нових типів наукомісткої плазмової апаратури, реалізувало нові технології. На початку 90-х років Інститутом газу НАН України та Інститут електрозварювання ім. Є.О.Патона НАН України була розроблена і підготовлена до промислової реалізації нова апаратура надзвукового високопродуктивного плазмового напилення потужністю 160 кВт «КИЇВ-С». Великий обсяг випробувань показав, що ця апаратура гарантує найкращу якість газотермічних покриттів, економічна, надійна і доступна для широкого споживача. Однак сьогодні ця передова розробка в нашій країні ще не затребувана.
Представлена робота є спробою авторів зберегти даний напрямок і надати йому нову практичну значимість. Для реалізації цієї ідеї розроблено ряд надзвукових плазмотронів і апаратурних комплектів для напилювання покриттів в плазмі продуктів згоряння вуглеводневого газу з повітрям потужністю 10 ... 40 ... 80 ... 160 кВт. У цих плазмотронах реалізований новий підхід формування дальнього слабо недоросширенного надзвукового плазмового струменя. Зниження розсіювання потужності струменя здійснюється придушенням турбулентності в прикордонному шарі за рахунок використання тонких ефектів динаміки плазми. Як зазначалося вище, основні особливості поведінки плазми молекулярного газу в нерівно важних умовах пов'язані з коливно-поступальною нерівноважністю, яка може досягати декількох тисяч градусів. При цьому можливі умови, коли ефект другої в'язкості звертається (друга чи об'ємна в'язкість стає негативною), що призводить не до загасання звуку, який генерується власної турбулентністю, а до його наростання. Ефективне посилення звуку за рахунок звернення другий в'язкості відбувається на частотах 10-100 кГц. Інтенсивні звукові хвилі, що виникають і посилюються на одній ділянці течії, а поглинають на іншому (нижче по потоку), можуть значно вплинути на гідродинамічні параметри течії та електрофізичні властивості розряду. Генерується при цьому надзвуковий плазмовий струмінь характеризується більше (на 30%) високими розгінної і гріє здібностями. При швидкості частинок близько 600 м / с забезпечується проплавлення всіх тугоплавких матеріалів.