Разработка технологического процесса ремонта поршня дизеля Д49

• Введение
• 1. Техническая характеристика поршня дизеля Д49 и возможные неисправности
• 1.1 Назначение, конструкция и условия работы поршня дизеля Д49 на тепловозе
• 1.2 Неисправности сборочной единицы тепловоза, их причины и способы предупреждения
• 2. Объём работ при ремонте сборочной единицы
• 2.1 Общие требования к объёму работ по сборочной единице согласно правилам ремонта тепловозов
• 2.2 Ведомость объема работ по ремонту поршней Д49
• 3. Разработка технологии ремонта поршня дизеля Д49
• 3.1 Составление структурной схемы технологического процесса ремонта
• 3.2 Разработка технологических документов — маршрутной карты, технологической инструкции, карты эскизов
• 4. Организация рабочего места и техника безопасности при ремонте поршней и поршневых колец
• Список использованных источников

Основной энергетической установкой является дизель. Шатунно-поршневая группа вместе с коленчатым валом — это основной рабочий механизм поршневого двигателя внутреннего сгорания. Поршень — наиболее ответственная и напряженная часть двигателя. Он выполняет следующие функции:

обеспечивает требуемую форму камеры сгорания и герметичность внутрицилиндрового пространства;

передает силу давления газов на шатун и систему цилиндра;

управляет открытием и закрытием окон.

От технического состояния поршня зависит работа всего дизеля в целом и экономичность работы дизеля. По этому необходимо обеспечивать уход и контроль качества на техническом обслуживании и ремонте поршней.

Также в проекте разработан технологический процесс ремонта поршня дизеля Д49 с раскрытием таких вопросов, как основные неисправности ремонтируемой единицы и составление технологической схемы ремонта. Разработан чертеж специального оборудования, описана работа этого оборудования.

1. Техническая характеристика поршня дизеля Д49 и возможные неисправности

1.1 Назначение, конструкция и условия работы поршня дизеля Д49 на тепловозе

Шатунно-поршневая группа вместе с коленчатым валом являются основным рабочим механизмом поршневого двигателя внутреннего сгорания. Поступательное движение поршня преобразуется во вращательное движение коленчатого вала при помощи шатуна, сочлененного шарнирно с верхней головкой поршневым пальцем и нижней головкой с шейкой колена вала. Рабочая полость располагается между поршнями. Поршень — наиболее ответственная и напряженная часть двигателя. Он выполняет следующие функции:

обеспечивает требуемую форму камеры сгорания и герметичность внутрицилиндрового пространства;

передает силу давления газов на шатун и систему цилиндра;

управляет открытием и закрытием окон.

В процессе работы на поршень действуют механические нагрузки давления газов и сил инерции, а также высокие тепловые нагрузки в период непосредственного соприкосновения его с горячими газами при сгорании топлива и расширении продуктов сгорания. Дополнительно поршень нагревается от трения о стенки цилиндpa. При нагреве поршня понижаются механические свойства его материала и возрастают термические напряжения в нем. К тому же ухудшается наполнение цилиндра свежим зарядом, из-за чего уменьшается мощность двигателя, появляются условия для заклинивания поршня в цилиндре, ухудшается работа кольцевого уплотнения. Поршень, наряду с достаточной прочностью и жесткостью, должен иметь возможно меньшую массу для уменьшения сил инерции, обладать высокой теплопроводностью и износостойкостью. Конструкция поршня обеспечивает свободное перемещение его в цилиндре и достаточную герметичность для предотвращения прорыва газа из камеры сгорания в картер и попадания масла со стороны картера в рабочую полость цилиндра, что наблюдается при больших зазорах между кольцом и канавкой поршня.

На всех дизелях типа Д49 применен поршень составной конструкции и относительно малой массы, что создает умеренные инерционные нагрузки на детали шатунно-кривошипного механизма.

Общий вид поршня и поршневых колец дизеля Д49 представлен на рисунке 1.

1 — шпилька; 2, 12 — втулки; 3 — палец; 4 — стопорное кольцо; 5 — уплотнительное кольцо; 6 — головка; 7 — кольца компрессионные; 8, 9 — кольца маслосъемные; 10 — расширитель; 11 — тронк поршня; 13 — стакан; 14 — пружина; 15 — проволока; 16 — гайка; а — полость; б, в каналы

Рисунок 1 — Общий вид поршня дизеля Д49

Поршень состоит из стальной головки 6 и алюминиевого тронка 11, скрепленных четырьмя шпильками 1 с гайками 17. Составная конструкция поршня позволяет применить для головки поршня сталь ЭИ415, с необходимыми жаропрочными свойствами, для тронка — антифрикционный алюминиевый сплав АК6 и тем самым позволяет снизить массу поршня.

Головка поршня охлаждается маслом. Из верхней головки шатуна масло поступает в плотно прижатый к ней пружиной 14 стакан 13 и далее по отверстиям б в полость охлаждения а. Из полости охлаждения масло по каналам б и в стекает в картер дизеля.

На режиме номинальной мощности температура головки над верхним компрессионным кольцом не превышает 170 ^оС. Рабочая поверхность тронка покрыта слоем дисульфида молибдена (антифрикционное приработочное покрытие). В отверстия бобышек тронка установлен поршневой палец 3 плавающего типа. Осевое перемещение пальца ограничивается стопорными кольцами 4. Поршень имеет три компрессионных кольца 7 с односторонней трапецией, одно компрессионное прямоугольное (минутное) кольцо 8 и два маслосъемных кольца 9 и 15. Кольцо 9 снабжено пружинным расширителем (экспандером).

Компрессионные кольца 7 изготовлены из высокопрочного чугуна с глобулярным графитом. Трапециевидное сечение колец повышает их подвижность в ручьях. Рабочая поверхность колец покрыта хромом толщиной 0,16−0,25 мм. на глубине 0,05−0,07 мм хром пористый. Ускорение приработки колец по втулке цилиндра достигается покрытием поверхности трения колец гальваническим способом слоем меди толщиной 0,01−0,15 мм и олова толщиной 0,006−0,01 мм.

Маслосъемные кольца изготовлены из легированного чугуна. Верхнее кольцо 8 имеет одну маслосъемную кромку, нижнее 9 — две кромки. Расширитель 10 обеспечивает постоянство давления кольца на втулку цилиндра и увеличивает его маслосъемные свойства. Расположение маслосъемных колец вые оси поршневого пальца улучшает смазку тронка и исключает возможность задира поверхности втулки. Палец поршня 3 изготовлен из легированной стали, азотирован или цементирован. Масло на охлаждение головки поршня поступает из шатунов в среднюю часть головки и затем по отверстиям б в периферийную часть а.

1.2 Неисправности сборочной единицы тепловоза, их причины и способы предупреждения

В эксплуатации работа деталей поршня происходит в условиях больших термических и механических нагрузок. Перечень типичных неисправностей, способы предупреждения отказов деталей и сборочных единиц поршня дизеля Д49 приведены в таблице 1.

Таблице 1 — Неисправности поршней и поршневых колец

2. Объём работ при ремонте сборочной единицы

2.1 Общие требования к объёму работ по сборочной единице согласно правилам ремонта тепловозов

При проведении технического обслуживания ТО-2 запускают дизель, проверяют работу механизмов и агрегатов на слух (посторонние стуки и шум не допускаются).

При проведении технического обслуживания ТО-3 и текущего ремонта ТР-1 через люки блока цилиндров, при положении поршня в НМТ, осмотреть стопорение шпилек и гаек, а при положении поршня в ВМТ осмотреть состояние рабочей поверхности втулки цилиндра. В случае обнаружения натиров и рисок, способных привести к задиру поршня и втулки, разобрать цилиндровый комплект для устранения неисправности.

При каждом осмотре поршней прокачать дизель маслом и проверить поступление масла к втулке верхней головки шатуна и пальцу поршня, а также на охлаждение поршня по сливу масла из четырёх каналов.

Слив должен быть непрерывным и равномерным.

При проведении текущих ремонтов ТР-2 и ТР-3 проводят следующие работы.

Поршень разбирается, очищается и осматривается. На поршнях не допускается наличие: трещин любого размера и расположения; сколов, задиров и рисок глубиной более 1 мм; сетки прогара на головке; изломов перемычек между канавками под поршневые кольца; размеров, выходящих за предельные.

Контроль наличия трещин в головке поршня проводится методами неразрушающего контроля или наливом керосина с выдержкой не менее 3-х часов. Перед наливом керосина поверхность поршня покрывается снаружи меловым раствором и просушивается. Трещина обнаруживается по темной полосе керосина, выступающего на меловую поверхность. После проверки мел удаляется салфеткой, смоченной в керосине.

Риски, забоины, заусенцы и натиры на наружных и внутренних поверхностях поршня и тронка зачищаются в направлении, перпендикулярном оси тронка.

Выработка ручьев на поршне определяется путем измерения зазора между ручьем и кольцом, предназначенным для установки. Перед измерением зазора поршень и кольца тщательно протираются насухо. Кольца устанавливаются в свои ручья щипцами. Кольца в канавках должны перемещаться свободно без защемления.

Зазоры в ручьях замеряются в 8−12 точках по периметру поршня. При увеличении зазоров, более указанных, а также при наличии радиальных рисок, местных углублений на поверхности ручьев, головка поршня заменяется. В случае срыва резьбы М16×1,5 в теле головки поршня, резьба перерезается на М18×1,25.

Определяется овальность бобышек поршня под палец. Тронк заменяется при овальности более 0,06 мм.

При ослаблении или разрушении сливных трубок устанавливаются новые с натягом 0,01−0,032 мм.

Проверяется затяжка шпилек головки поршня. При ослаблении затяжки шпильки выворачиваются, очищается резьба на шпильке и в головке, шпильки заворачиваются вновь моментом 7−10 кГс. м. Перед сборкой сопрягаемые поверхности головки и тронка смазываются эластомером ГЭН-150 (В) или другим клеем с аналогичными свойствами, устанавливаются новые уплотнительные кольца. После окончания сборки качество постановки уплотнительных колец проверяется «на керосин». Течь не допускается. Резиновые уплотнительные кольца заменяются.

Поршневые кольца

Кольца осматриваются и дефектуются. Кольца полежат замене при наличии: сколов; задиров на рабочей поверхности; следов прорыва газов из-за неприлегания колец к зеркалу гильзы; зазора в замке и ручье более нормы; скола хрома на компрессионных и односкребковых маслосъемных кольцах; толщины хрома у компрессионных колец менее 0,07 мм.

Зазор в замке в свободном состоянии измеряется по хорде штангенциркулем.

Зазор в замке в рабочем состоянии измеряется при положении кольца в средней части втулки цилиндра или в калиброванном кольце. При зазоре более 2,2 мм кольцо заменяется. При увеличении зазора в замке в рабочем состоянии до 1,8 мм у первого кольца рекомендуется переставлять первое кольцо в третий ручей поршня, а третье кольцо — в первый ручей поршня.

Стакан подлежит замене при наличии трещин и глубоких задиров на цилиндрической посадочной поверхности. Вмятины, натиры и мелкие забоины на посадочной поверхности устраняются шабровкой или притиркой. Пружина заменяется при наличии трещин.

Пальцы проверяются магнитным дефектоскопом и осматриваются. Пальцы подлежат замене при наличии: трещин; размеров, выходящих за предельно-допустимые; выкрашивания поверхностного слоя.

Палец заменяются при увеличении зазора, между пальцем и втулкой шатуна, между пальцем и бобышкой поршня, более нормы или при ослаблении посадки втулки в верхней головке шатуна, а также в проушине главного шатуна.

Отдельные риски и натиры разрешается заполировать.

При проведении капитального ремонта КР-1 поршни в сборе заменить новыми независимо от состояния.

2.2 Ведомость объема работ по ремонту поршней Д49

Объём обязательных работ, выполняемых при всех видах технического обслуживания и ремонта тепловозов, регламентируются Правилами ремонта.

Ведомость объема работ по ремонту поршней и поршневых колец приведена в таблице 2.

Таблица 2.

Ведомость объема работ по ремонту поршней и поршневых колец

3. Разработка технологии ремонта поршня дизеля Д49

3.1 Составление структурной схемы технологического процесса ремонта

Структурная схема технологического процесса ремонта поршней и поршневых колец представляет собой графическое выражение связей всех операций технологического процесса ремонта. Данная структурная схема является базовым документом для составления маршрутной карты, так как на ней уже увязаны как сами операции, так и технологическая последовательность их выполнения. Структурная схема представлена на листе 1графической части курсового проекта.

3.2 Разработка технологических документов — маршрутной карты, технологической инструкции, карты эскизов

Маршрутная карта предназначена для описания технологического процесса ремонта сборочной единицы, включая контроль и перемещение по всем операциям, различных технологических методов в технологической последовательности с указанием данных об оборудовании, технологической оснастке, материальных нормативах и трудовых зарплатах. Маршрутная карта заполняется в соответствии с требованиями ГОСТ 3.1105−84, на формах 2 и 1б. Маршрутные карты представлены в приложении А.

Технологическая инструкция предназначена для описания технологических процессов, методов и приемов повторяющихся при ремонте деталей сборочной единицы. Технологическая инструкция заполняется в соответствии с требованиями ГОСТ 3.1105−84, на формах 5 и 5а. Технологические инструкции представлены в приложении А.

Карта эскизов является графическим документом, содержащим эскизы, схемы и таблицы и предназначена для пояснения выполнения технологического процесса ремонта деталей сборочной единицы, включая контроль и перемещение. Карта эскизов заполняется в соответствии с требованиями ГОСТ 3.1105−84, на формах 7 и 7а. Карта эскизов представлена в приложении А.

ремонт поршень дизель тепловоз

4. Организация рабочего места и техника безопасности при ремонте поршней и поршневых колец

Организацией рабочего места называют систему мероприятий по созданию на рабочем месте необходимых условий для достижения высокой производительности труда при минимальных затратах и эффективном использовании технологической оснастки.

Рабочее место слесаря должно быть оснащено необходимыми приспособлениями в соответствии с выполняемым им видом работ. У рабочего места вывешивается чертежи и технологические карты ремонта деталей и приборов.

Рабочее место слесарей должно содержаться в чистоте и иметь необходимые устройства для размещения инструмента, ремонтируемых деталей и приборов. Необходимо, чтобы верстаки имели устойчивое (жесткое) крепление к полу, а их высота соответствовала размеру, который бы обеспечивал нормальное положение корпуса работающего.

Рабочее место, верстак и станки размещают на участке так, чтобы в дневное время суток обеспечивалась нормальная их освещенность. Искусственное освещение в темное время суток в значительной степени зависит от выбора типа ламп и способа их подвески у рабочего места. Обычно устраиваются навесные лампы или стенные на раздвижных кронштейнах, которые дают возможность удалять или приближать источник света к месту ремонта детали.

Слесарный инструмент должен содержаться в исправном состоянии. Нельзя применять при работе инструмент, ударная поверхность которого расклепана, имеет разорванные кромки металла. Молотки, кувалды, зубила, крейцмейсели и бородки должны быть изготовлены по установленным чертежам и хорошо заправлены.

Рабочие места должны удовлетворять следующим условиям:

иметь достаточное рабочее пространство для работающих, позволяющее совершать все движения и перемещения при ремонте;

должны быть предусмотрены необходимые средства защиты работающих от действия опасных и вредных производственных факторов;

уровень акустического шума не должен превышать допустимой величины, должны соблюдаться требования по технике безопасности:

ограждения и защитные устройства должны быть исправны, установлены на свои места и закреплены соответствующим образом.

Мероприятия по обеспечению безопасных условий труда при производстве операций ремонта приведены в таблице 4.

Таблица 4

Мероприятия по обеспечению безопасных условий труда

Список использованных источников

1. ГОСТ 2.10595. ЕСКД. Общие требования к текстовым документам. — Введ. 01.01.97. — Минск: Белстандарт, 1996. — 36 с.

2. Брильков, Г.Е. Технология ремонта тепловозов: пособие по выполнению курсового проекта / Г. Е. Брильков. — Гомель: БелГУТ, 2004. — 29 с.

3. Локомотивное хозяйство: учебник для вузов ж. — д. трансп. / С. Я. Айзинбуд [и др.]; под ред. С. Я. Айзинбуда. М.: Транспорт, 1986. 263 с.

4. Папченков, С.И. Локомотивное хозяйство: пособие по дипломному проектированию. / С. И. Папченков. М.: Транспорт, 1988. 192 с.

5. Рахматулин, М.Д. Технология ремонта тепловозов / М. Д. Рахматулин. — М.: Транспорт, 1983. — 319 с.

6. Временное ремонтное руководство по техническому обслуживанию и текущим ремонтам тепловозов 2ТЭ10. М.: МПС РФ. Департамент локомотивного хозяйства, 2001. 164 с.

7. Тепловоз 2ТЭ10. Руководство по эксплуатации и обслуживанию. — М.: Транспорт, 1974. — 304 с.

8. Справочник по ремонту тепловозов / И. Г. Кокошинский [и др.]. — М.: Транспорт, 1976. — 304 с.

9. Устройство и ремонт тепловозов: учебник для нач. проф. образования / Л. А. Собенин [и др]. — М.: Издательский центр «Академия», 2004. — 416с.