Восстановление гильзы цилиндра двигателя ЯМЗ-236

• Введение
• 1. Служебное назначение гильзы цилиндра и условия ее работы в двигателе
• 2. Основные дефекты гильзы цилиндра дизеля ЯМЗ-236 и способы их устранения
• 3. Восстановление внутренней поверхности гильзы цилиндра двигателя ЯМЗ-236 методом пластинирования
• 4. Методика нормирования хонингованных работ
• 5. Разработка технологического процесса восстановления рабочих поверхностей гильзы цилиндра двигателя ЯМЗ-236
• 6 Оборудование необходимое для восстановления гильз
• Заключение
• Список используемых источников

Ремонт автомобилей является объективной необходимостью, которая обусловлена техническими и экономическими причинами.

Во-первых, потребности народного хозяйства в автомобилях частично удовлетворяются путем эксплуатации отремонтированных автомобилей. Во-вторых, ремонт обеспечивает дальнейшее использование тех элементов автомобилей, которые не полностью изношены. В-третьих, ремонт способствует экономии материалов, идущих на изготовление новых автомобилей. При восстановлении деталей расход металла в 20.30 раз ниже, чем при их изготовлении.

Увеличение масштабов производства автомобилей и притока их с зарубежного рынка приводит к росту абсолютного объема ремонтных работ.

Общие принципы проектирования технологического процесса восстановления деталей предполагают выбор более рациональных технологических способов устранения дефектов и построение общей оптимальной последовательности технологических операций: устранение общей деформации детали, восстановление технологических баз, подготовительные операции перед нанесением металлопокрытий и полимерных материалов, нанесение покрытий, черновая обработка восстанавливаемых поверхностей, финишные операции, контроль качества, мойка детали.

При восстановлении двигателя автомобиля и его основных деталей должны быть обеспечены требуемые размеры, форма, взаимное расположение поверхностей и осей, шероховатость поверхностей и другие параметры рабочих сопряжений деталей.

В курсовом проекте согласно заданию разработан технологический процесс восстановления блока цилиндров двигателя ЗМЗ-24Д, материалом для которого послужил анализ явлений, приводящих к дефектам детали, рассмотрение существующих методов их ремонта, а также типовой технологический процесс ремонта корпусных деталей.

Целью данной курсовой работы является изучения способов восстановления внутренней рабочей поверхности гильзы цилиндра дизельного двигателя ЯМЗ-236 с последующей разработкой комплекта технологической документации на ремонт гильзы.

1. Служебное назначение гильзы цилиндра и условия ее работы в двигателе

Базовой деталью любого двигателя автомобиля, на которой смонтированы все узлы и детали, является блок цилиндров. Рабочий цикл двигателя совершается в цилиндрах блока, которые служат направляющими для поршней. Для повышения износостойкости цилиндров и упрощения их ремонта в блок цилиндров запрессовываются гильзы.

Гильзы цилиндра дизельного двигателя ЯМЗ-236 (рисунок 1) мокрого типа отлита из легированного серого чугуна (по техническим условиям завода-изготовителя), обладающего повышенной прочностью. Основными главными элементами является никель (0,12.0,25%), медь (0,3.0,6%), титан (0,03.0,08%). Рабочая поверхность гильзы 1 захватывается токами высокой частоты, тщательно шлифуются и полируются. Гильза устанавливается в блоке под небольшим давлением и центрируется в нем верхнем 2 и нижним 3 шлифованными поясками. Для предотвращения протекания воды картер в канавке 4 нижнего центрирующего пояска выставляются резиновые кольца. Между стенками блока цилиндров и гильзой образуется пространство, называемое рубашкой, в котором циркулирует охлаждающая жидкость.

1 — рабочая поверхность гильзы; 2 и 3 — верхний и нижний шлифованные пояски 4 — канавки для резиновых уплотняющих колец, 5 — кольцевой поясок верхнего торца гильзы;

Рисунок 1 — Гильза цилиндра двигателя ЯМЗ-236

Кольцевой пояс 5 в верхнем торце гильзы немного выступает над плоскостью блока, а к нему плотно прижимается прокладка головки блока, чем обеспечивается хорошее урлотненение между цилиндрами и водяной рубашкой.

Гильза цилиндра по своим конструктивным особенностям относится к деталям класса «полые стержни»: особенностью деталей данного класса является наличие концентричных наружных и внутренних цилиндрических поверхностей. Полые стержни работают в условиях трения в сопровождении цикличных изменений температуры. Разрушительными факторами в процессе их эксплуатации является трение, агрессивность среды, высокая температура.

Так, основными причинами износа внутренней поверхности гильзы цилиндра является истирающее действие поршневых колец и газовая коррозия. При взрыве рабочей смеси происходит прорыв газов под кольцо, особенно под верхнее, в результате чего увеличивается удельное давление поршневых колец на стенки гильзы и ухудшаются условия смазки. Высокая температура взрыва рабочей смеси снижает вязкость масла и прочность масляной пленки. Обложенная поверхность гильзы подвергается действию газовой коррозии. В результате износа гильзы цилиндра приобретает подлинную форму неправильного конуса, а по диаметру овала.

2. Основные дефекты гильзы цилиндра дизеля ЯМЗ-236 и способы их устранения

Основополагающим документом при определении основных дефектов гильзы двигателя ЯМЗ-236 является Руководство по капитальному ремонту (РК). Дефекация ремонта проводится с целью определения технического состояния гильзы, соответствия ее геометрических параметров ТУ и рабочему чертежу.

гильза цилиндр восстановление двигатель Перед дефекацией гильзы цилиндров подвергающиеся очистке от накипи на поверхностях, омываемых водой, и на посадочных поясках механическими и физико-механическими способами. К механическим относят ручную очистку, очистку чугунной дробью различных размеров, пневматическую очистку косточковой крошкой, очистку при помощи дисковых проволочных щеток (кранцевание).

К физико-химическим методам относят электрохимическую и ультразвуковую, а также очистку с использованием моющих средств (МЛ-17, Лабомид и т. п.)

Для обнаружения скрытых дефектов в теле гильзы применяют метод прессовки, который проводится водой (гидравлическое испытание). Испытание проводится на специальном синтезе, который обеспечивает плотное герметичное отверстие гильзы. Полость детали заполняется горячей водой под давлением 0,3.0,4 МПа. О наличие трещин, свищей, тонкостенных раковин судят по потекам воды.

Основными дефектами гильзы цилиндра являются: износ зеркала цилиндра, который выражается в увеличении его геометрической формы (конусность, бочкообразность); износ, изменение формы и взаимного расположения верхнего и нижнего установочных приспособлений относительно оси гильзы и цилиндра; сколы, трещины любого размера и расположения; коробление, задиры.

Наличие трещин и сколов на рабочих поверхностях гильзы является выбраковочным признаком.

При допустимых износах внутреннего диаметра гильзы и допустимых овальности и конусности гильзу подвергают хонингованию в два этапа (черновое и чистовое хонингование) алмазными брусками разной поверхности. Применение алмазных брусков уменьшает шероховатость поверхности зеркала гильзы, значительно повышает износостойкость детали.

Гильзы цилиндров, имеющие недопустимый износ внутреннего диаметра, рассчитывают под установку дополнительных ремонтных деталей (ДРД) в виде свернутых стальных пластин, устанавливают свернутые вставки и затем производится хонингование внутреннего диаметра до номинального размера (размера по рабочему чертежу).

Коррозионный износ и деформацию посадочных поясков гильзы ЯМЗ-236 устраняют проточным хромированием с последующей механической обработкой.

После ремонта гильзы цилиндра должны отвечать требованиям технических условий по размерам и шероховатости рабочих поверхностей, по твердости и прочности сцепления с основным металлом детали, а также симметричности относительно общей оси, допустимой овальности и конусообразности.

3. Восстановление внутренней поверхности гильзы цилиндра двигателя ЯМЗ-236 методом пластинирования

В практике авторемонтного производства часто используется технологический процесс восстановления изношенной внутренней поверхности гильзы цилиндров с использованием легкосъемных стальных пластин. Пластины должны иметь точно выдержанные размеры, зависящие от внутреннего диаметра предварительно расточенной гильзы.

При поступлении в ремонт предельное значение радиального износа гильзу у двигателя ЯМЗ-236 составляет 0,18.0,20 мм.

Основные операции технологического процесса восстановления гильз цилиндров пластинированием следующие:

подготовка гильз под облицовку пластинами;

изготовление пластин;

облицовка внутренней поверхности гильз цилиндров пластинами;

обработка гильз цилиндров после облицовки;

Подготовка гильз цилиндров под облицовку пластинами заканчивается в, их расточке под запрессовку свернутых пластин. Расточка гильз производится эльборовым резцом на алмазно-расточном станке модели 278Л в специальном приспособлении.

Режим резания при обработке следующие: скорость резания v= =70.90 мм/мин; подача s = 0,03 мм/об; глубина резания l =0,015.0, 2000 мм. При подачи s = 0,04 мм/об обеспечивается шероховатость поверхности Ra = 0,16.0,32 мкм.

Затраты времени на растачивания гильз цилиндров двигателя ЯМЗ-236 следующие: основное технологическое время — 12,2 мин; вспомогательное время — 1,2 мин; организационно-техническое время — 0,4 мин; время перерывов — 0,2 мин; штучное время — 15 мин.

Сущность изготовления пластин состоит в подборе стальной ленты для резки ее на медные пластины, выборе толщины пластины, определения натяга при запрессовке и усилия запрессовки, определение длинны пластины, раскрой стальной ленты на мелкие куски, резке ленты и шлифовании кромок пластины.

Для изготовления пластин применяют холоднокатаную ленту из углеродистой стали марок 18А, ПОА, 65 Т, Для восстановления гильз цилиндров двигателя ЯМЗ-236 рекомендуется толщина пластины 0,6 мм.

Резка стальной ленты на пластины производится гильотинными ножницами. Отрезанные пластины собирают в пакеты по 20.40штук для шлифования торцов. Шлифование торцовых кромок осуществляется на заточном станке типа ЗБ642 шлифовальным кругом ПП600*80*305 1А-40−50П СТ 17К 5−35 м/с, А. Зажим с пакетом пластин устанавливают на стол станка и фиксируют. Вначале обрабатывается «как чисто» под углом 90 к длинной стороне первый торец пластин в пакете, затем, после поворота на 180 — второй до получения требуемого размера. После шлифования у пластин снимают заусенцы на кромках и пластины подвергают контролю.

Облицовка внутренней поверхности гильз цилиндров пластины в цилиндр в пресс-форме и перемещения ее из пресс-формы в гильзу цилиндров действием гидравлического пресса (рисунок 2). Для свертывания пластин и ввода их в пресс-форму использующей захват, показанный на рисунке 3. Полностью приспособление для свертывания и запрессовки пластин в гильзу цилиндра приведено в приложении, А (справочном).

В каждую гильзу последовательно запрессовывающей две пластины. Благодаря упругим свойствам и небольшой толщине пластины плотно прилегают к поверхности внутреннего диаметра гильзы цилиндра. Пластины должны быть прижаты по торцу с усилием в 10−12 раз большим, чем усилие запрессовки их в цилиндр.

1 — щиток гидравлического пресса; 2 — ступенчатая оправка; 3 — свернутая в цилиндр пластина; 4 — пресс-форма; 5 — деталь; 6 — стол;

Рисунок 2 — Схема для перемещения свернутой пластины из пресс-формы в деталь.

а — размещение захвата (1) и пластины (5) на щитке в исходном положении; б — схема свертывания пластины; в — ввод пластины в пресс-форму (6)

Рисунок 3 — Захват для свертывания и ввода пластины в пресс-форму.

В отверстии запрессованной пластины зенкуют фаску и проводят хонингование отверстия. Доводку гильз выполняют на вертикальных хонингованных станках хонинговальными головками с подачи охлаждающей жидкости в зону трения.

В качестве охлаждающей жидкости при хонинговании используют керосин или смесь керосина (80−90%) с машинным маслом. Чтобы обеспечить высокую точность геометрических размеров диаметра цилиндра, ход головки устанавливают таким образом, чтобы образованные бруски выходили за верхний и нижний края гильзы на 0,2.0,3 их длинны.

Основными параметрами режима резания при хонинговании является:

скорость вращения хонингованной головки (м/мин)

После обработки овальность и конусность внутренней поверхности гильзы цилиндра не должно превышать 0,025 мм.

Необходимым требованием для гильзы, восстановленных методом пластинирования, является контроль на отсутствие микротрещин в теле детали.

1 — ось; 2 — калиброванный пуансон; 3 — пневмоцилиндр; 4 плинта; 5 и 7 — обжимные головки; 6 — вкладыши.

Рисунок 5 — Приспособление для совмещения операций свертывания и запрессовки пластины в гильзу цилиндров.

4. Методика нормирования хонингованных работ

Хонингование отверстий является окончательной обработкой поверхности для получения высокой точности размеров и предания ей меньшей шероховатости (рисунок 6). Режимы резания определяют в такой последовательности: скорость вращения хонингованной головки v определяют по нормативам.

Рисунок 6 — Схема процесса хонингования

Частоту вращения хонингованной головки рассчитывают по формулам.

Хонингование гильз имеет своей целью получение точных окончательных размеров рабочей поверхности детали, необходимой шероховатости и оптимального микрорельефа поверхности. Операция производится на хонинговальных станках. Используются хоны с брусками из синтетических алмазов АСР 50/40 (для предварительного хонингования) и АСР 20/14 (для окончательного хонингования). Параметры режима предварительного хонингования следующие: окружная скорость 60.80 м/мин; скорость возвратно-поступательного движения 15.25 м/мин; давление брусков 0,5.1,0 МПа.

При чистовом (окончательном) хонинговании параметры такие же, как у предварительного, но давление брусков ниже и составляет 0,3.0,5 МПа.

После хонингования допуск на отклонение макрогеометрической формы составляет 0,01.0,02 мм. Шероховатость поверхности R_а = 0,08 мкм.

В качестве смазочно-охлаждающей жидкости используется смесь керосина и индустриального масла. После чистового хонингования гильзы контролируются и сортируются на размерные группы в соответствии с ТУ завода-изготовителя.

Восстановление посадочных поясков производится с помощью нанесения металлопокрытий (гальванических или полученных газотермическим напылением, наплавкой и др.) с последующим шлифованием. Перед нанесением покрытий посадочные пояски шлифуются на круглошлифовальных станках на глубину 0,15.0, 20 мм. Для предотвращения повышенной деформации гильзы закрепляются в специальных приспособлениях (цанговых оправках или приспособлениях с гидропластмассой). После шлифования производится нанесение металлопокрытия. Для получения металлопокрытий используются вневанные гальванопроцессы (проточное железнение, электронатирание), газотермическое напыление, контактная приварка ленты, вибродуговая наплавка.

При электроконтактной приварке ленты используется стальная лента толщиной 0,3 мм, изготовленная из стали марок 10, 15, 20. Сила сварочного тока 5400 А, усилие сжатия электродов 1000 Н, длительность импульса сварочного тока 0,08 с, частота вращения гильзы 2 мин" ¹.

После нанесения покрытия проводится шлифование посадочных поясов и обработка фасок и канавок под уплотнительные кольца. Если рабочая поверхность гильзы цилиндров восстанавливается до размера по рабочему чертежу, то применяется метод дополнительной ремонтной детали (ДРД). В качестве ДРД используется стальная лента, которая сворачивается и устанавливается в предварительно расточенное отверстие, а затем шлифуется. Заготовкой служит холоднокатаная, калиброванная стальная лента. Материал ленты — сталь У8А, У10А, 65 Г.

Технологический процесс восстановления гильз цилиндров методом ДРД. Сначала растачивается рабочая поверхность гильзы. Используется резец с вставкой из эльбора Р. Использование обычных резцов ВК-3 затруднено из-за высокой твердости материала гильз некоторых двигателей (ЯМЗ, КамАЗ). Параметры режима обработки следующие: скорость резания 70.90 м/мин; подача 0,03 мм/об; глубина резания 0,015.0,20 мм; шероховатость поверхности Ra = 0,63.0,32 мкм.

Для изготовления пластины от стальной ленты толщиной 0,6 мм гильотинными ножницами отрезаются мерные куски, которые собираются в пакет, их торны шлифуются. С одной стороны шлифуется фаска 0,2×45^й. В процессе обработки обеспечиваются точные линейные размеры пластин.

Пластина сворачивается в матрице. Свернутая пластина запрессовывается в цилиндр на прессе; натяг 0,18.0,20 мм. Правильность посадки пластин в цилиндре и натяг зависят от точности размеров пластин, обеспеченных при шлифовании торцов и точности растачивания цилиндра.

Обработка гильзы в сборе производится хонингованием в течение 2 мин. Шероховатость поверхности К_а ~ 0,16 мкм. Овальность и конусность не более 0,025 мм. Обеспечивается высокое качество восстановления, и повышается ремонтопригодность детали, поскольку при повторном ремонте изношенная пластина выпрессовывается, а на ее место запрессовывается новая, которая потом проходит механическую обработку.

Возможно восстановление рабочей поверхности гильзы цилиндров нанесением гальванопокрытий (обычно железнением или хромированием). Однако эти процессы сложны, трудоемки и требуют специального оборудования. Их применение может быть целесообразно на предприятиях, имеющих гальванические участки.

5. Разработка технологического процесса восстановления рабочих поверхностей гильзы цилиндра двигателя ЯМЗ-236

Основное техническое требование, которое необходимо выполнить при восстановления гильзы цилиндров двигателя — это обеспечение размеров и шероховатостей восстанавливаемых поверхностей, их твердости, симметричности относительно общей оси.

Схема технологического процесса ремонта гильзы цилиндров включает следующие операции:

очистка восстанавливаемых деталей и дополнительная очистка восстанавливаемых поверхностей;

дефективность и разбивка на маршруты ремонта;

обработка, механическая доводка зеркала гильзы цилиндра;

обработка внутренней поверхности гильзы под постановку дополнительной ремонтной детали (ДРД);

Технологический процесс восстановления гильз цилиндров

1. Шлифование посадочных поясков перед нанесением металлопокрытия.

Базирование по внутренней поверхности гильзы и торцу Подготовка поверхностей посадочных поясков перед нанесением покрытия

2. Нанесение металлопокрытия.

Возможные способы: проточное железнение, электронатирание, газотермическое напыление с возможным плавлением покрытия, электроконтактная приварка ленты, вибродуговая наплавка. Шлифование посадочных поясков, азотирование по внутренней поверхности гильзы и торцу.

3. Растачивание (шлифование) рабочей поверхности гильзы под ремонтный размер.

Базирование по посадочным поясам и торцу буртика

4. Предварительное хонингование рабочей поверхности.

Базирование по посадочным поясам и торцу буртика.

5. Чистовое (окончательное) хонингование рабочей поверхности.

Базирование по посадочным поясам и торцу буртика

6 Оборудование необходимое для восстановления гильз

1. Круглошлифовальный станок. Приспособление с гидропластмассой или цанговое разжимное приспособление

2. Установка для вневанного железнения или для газотермического напыления, приварки ленты, вибродуговой наплавки.

3. Круглошлифовальный станок. Приспособление с гидропластмассой или цанговое разжимное приспособление

4. Вертикально-расточной станок, специальное приспособление

5. Хонинговальный станок. Специальное приспособление

Заключение

Таким образом, в представленной курсовой работе было выполнено следующие:

1. Определено служебное назначение гильзы цилиндров и проанализированы условия ее работы в двигателе.

2. Изучены основные дефекты гильзы цилиндра и способы их устранения.

3. Рассмотрена сущность метода пластинирования для восстановления внутренней поверхности гильзы.

4. Определена методика расчета режимов резания на примере операции хонингования.

5. Разработан комплект документов технологического процесса восстановления гильзы цилиндра двигателя ЯМЗ-236.

6. Для графической части проекта разработан ремонтный чертеж дет.23 6−1 002 021; карта дефекации согласно РК-200-РСФСР-2/1−2017;89; схема технологического процесса ремонта гильзы.

7. Приведен список использованных источников, включаемых в себя учебную литературу, альбом чертежей и нормативно-техническую документацию по ремонту гильзы двигателя ЯМЗ-236.

Список используемых источников

1. Автомобили МАЗ-503, МАЗ-506 [Текст]: Устройство, техническое обслуживание и ремонты М. С. Высоцкий, Л. И. Кадалко и др. — М.: Транспорт, 1987 — 191 с.

2. Дюмин, И. Е. Ремонт автомобилей [Текст] Под ред. И. Е. Дюмина; Г. Г. Треизб. — М.: Транспорт, 1998 — 280 с.

3. Восстановление автомобильных деталей [Текст]: Технология и оборудование: Учеб. Для видов В. Е. Канарчук, А. Д. Чилиринец зр. — М.: Транспорт, 1995 — 303 с.

4. Альбом технологических карт на ценрализованный ремонт (восстановление) деталей двигателя ЯМЗ-236 [Текст], 1998;М.; БТИ ГОСНИТ. — 231 с.

5. Автомобиль МАЗ-503 (МАЗ-506) [Текст]: РК-200-РСФСР-2/1−2017;89: Организация ремонта, дефекация, Глав. Тех. Упр. — М.: ГОСНИТИ, 1989 — 321 с.