Р. Ремонт шатунно-поршневой группы дизелей типа..

Федеральное агентство железнодорожного транспорта
федеральное государственное бюджетное
образовательное учреждение высшего профессионального
образования «Омский государственный университет
путей сообщения»


Кафедра «Локомотивы»


РЕМОНТ ШАТУННО-ПОРШНЕВОЙ ГРУППЫ ДИЗЕЛЕЙ ТИПА 5Д49

Пояснительная записка к курсовой работе
по дисциплине «Технология ремонта и обслуживания локомотивов»



Студент гр. 39А
_____________ Чулуунбаатар С.
«___» ____________ 2013г.

Руководитель
Доцент кафедры «Локомотивы»
___________ В.К. Фоменко
«___»_____________2013г.



Омск 2013
УДК 621.9.65.015.13(075.8)



РЕФЕРАТ


Курсовая работа содержит 35 страниц, 1 таблицу, 7 рисунков, 6 источников

Тепловоз, дизель, поршень, шатун, цилиндр, втулка, поршневые кольца, шпилька, нагар.

Цель работы: Углубление и закрепление знаний, полученных при изучении теоретического курса, развития навыков самостоятельного творческого решения конкретных технологических задач, связанных с выбором способа восстановления деталей, конструированием технологической оснастки, составлением технологической документации.




















ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение...
1. Назначение шатунно-поршневой группы дизеля, краткое описание конструкции и условия его эксплуатации
2. Основные работы, выполняемые при техническом обслуживании и текущем ремонте..
3. Демонтаж и разборка шатунно-поршневой группы дизеля..
4. Очистка деталей и узлов...
5. Дефектация деталей и выбор способа их восстановления
6. Сборка шатунно-поршневой группы дизеля..
7. Обкатка и испытание шатунно-поршневой группы дизеля..
8. Монтаж шатунно-поршневой группы дизеля.
9. Описание технологического оборудования для ремонта шатунно-поршневой группы дизеля..
Заключение..
Библиографический список













4

5

13
15
19
22
23
25
26

30
34
35

ВВЕДЕНИЕ

Дизели 5Д49 мощностью 3000 л.с. (2200 кВт) начали серийно выпускать на Коломенском тепловозостроительном заводе с 1975 г. Их устанавливал на грузовые двухсекционные тепловозы 2ТЭ116 Луганский тепловозостроительный завод. Позднее Коломенский завод приступил к серийному производству пассажирского односекционного тепловоза ТЭП70 с дизелями 2А-5Д49 мощностью 4000 л.с. (2940 кВт).
Рабочий процесс дизелей 5Д49 отличается высокой экономичностью на режимах номинальной мощности.
На российские железные дороги в общей сложности поступило около 2 тыс. секций тепловозов с дизелями типа Д49.
Шатунно-поршневая группа представляет группу деталей кинематической пары – поршень-шатун, играющей важную роль в рабочем процессе дизеля.
Поршни могут изготовляться из чугуна, стали и сплавов алюминия, что влияет на их конструктивные формы (алюминий имеет в 2,5 раза меньшую плотность и в 5 раз большую теплопроводность, чем чугун).
В данной работе рассматривается поршень дизеля типа 5Д49, Д100, особенности его конструкции, варианты модернизации, а также основные неисправности и методы их устранения.






НАЗНАЧЕНИЕ ШАТУННО-ПОРШНЕВОЙ ГРУППЫ ДИЗЕЛЯ, КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ КОНСТРУКЦИИ И УСЛОВИЯ ЕЕ РАБОТЫ В ЭКСПЛУАТАЦИИ

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 над поршнем в цилиндре, закрытом крышкой. 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 (выполняет функции золотника).
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 цилиндра. 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. Поршни ДВС, наряду с достаточной прочностью и жесткостью, должны иметь возможно меньшую массу для уменьшения сил инерции, обладать высокой теплопроводностью и износостойкостью. Конструкция поршня должна обеспечивать 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. При этом появляется так называемое насосное действие поршневых колец, которое происходит при перекладке зазоров между кольцами и стенками канавок поршня в ВМТ и НМТ.
На наружной поверхности в верхней цилиндрической части поршня имеются канавки для поршневых колец, необходимых для предохранения цилиндра от прорыва газов и попадания смазки из картера в камеру сгорания. Нижняя часть поверхности поршня служит направляющей. Верхнюю часть поршня называют головкой, а направляющую (тронковую) часть юбкой. На внутренней поверхности юбки поршня имеются бобышки с отверстиями для установки поршневого пальца.
Поршни изготавливают из стали, чугуна, алюминиевых и магниевых сплавов. На тепловозах применяют поршни в основном чугунные, а также из алюминиевых сплавов.
Чугунные поршни отличаются малым коэффициентом линейного расширения, высокой прочностью и износостойкостью, но имеют большую массу по сравнению с алюминиевыми. Поршни из алюминиевых сплавов обладают меньшей прочностью и износостойкостью, но значительно легче чугунных. Теплопроводность алюминиевых сплавов в 3...4 раза выше, чем у чугуна, поэтому температура днища поршней из алюминиевых сплавов ниже, чем у чугунных поршней. В этой связи в двигателях с поршнями из алюминиевых сплавов улучшается наполнение цилиндра свежим зарядом и уменьшаются затраты энергии на трение поршня о цилиндр вследствие меньшего коэффициента трения алюминиевых сплавов.
Существенным недостатком поршней из алюминиевых сплавов является высокий коэффициент линейного расширения по сравнению с чугунными (примерно в 2...2,5 раза больше, чем у чугуна). Поэтому поршни из этих сплавов устанавливают в цилиндры с большим зазором, который затрудняет пуск дизеля, вызывает стук при работе непрогретого двигателя и на малых оборотах коленчатого вала.
Поршни из алюминиевых сплавов применяются на дизелях ПДШ, Д50, ЗЮБЯ, М750, 1Д12 и др. Поршни дизелей типа Д49 имеют стальную головку, а тронк и вставка их изготовлены из алюминиевого сплава в виде единой детали (рис. 1.1).
Для лучшего охлаждения головок поршней в их днищах с внутренней стороны сделаны канавки, к которым подается масло из верхней головки шатуна через стакан, прижимаемый пружиной к шатуну. Горячее масло по каналу в поршне стекает в картер. В отверстия бобышек тронка устанавливается палец, соединяющий верхнюю головку шатуна с поршнем, на головке которого проточены канавки для поршневых колец.
Поршневые кольца по своему назначению делятся на компрессионные (уплотнительные) и маслосъемные (маслосрезываю-щие). Компрессионные кольца предназначены для уплотнения зазора между поршнем и цилиндром и отвода тепла от поршня.
Маслосъемные (маслосрезывающие, маслосгонные) кольца (рис. 1.2) препятствуют попаданию масла в камеру сгорания. Разрезные кольца прижимаются к стенке цилиндра за счет собственной упругости и давления газов. В период сгорания топлива силы от давления газов в 40... 70 раз превышают силы упругости колец. Высокие температуры и недостаток смазки приводят к большим износам как колец (особенно первого), так и втулки цилиндра.
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Рис. 1.1. Поршень дизеля 5Д49-2:
1 - шпилька; 2 втулка; 3 палец; 4 стопорное кольцо; 5 уплотнительное кольцо; 6 головка поршня; 7 компрессионные кольца с односторонней трапецией; 8 компрессионное (минутное) кольцо; 9, 15 маслосъемные кольца; 10 экспандер; 11 тронк; 12 трубка; 13 стакан; 14 пружина; 16 проволока; 17 гайка; а полость охлаждения днища крышки; б отверстие для перетока масла; в канал для слива масла из полости охлаждения

[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Рис. 1.2. Поршневые кольца:
а уплотнительные: 15 сечения колец; 1 угол скоса поршневых колец; 4 угол скоса, предназначенного для очистки канавки поршневого кольца; б маслосрезывающие: 19 сечения колец; 13 формы колец
Число поршневых колец, обеспечивающих достаточное уплотнение, определяется частотой вращения коленчатого вала и типом двигателя. Чем выше частота вращения, тем меньше число поршневых колец. Изготавливаются поршневые кольца из специального чугуна по особой технологии. Бронзовая вставка при работе двигателя изнашивается, образуя на стенке цилиндра металлическую пленку, которая предохраняет зеркало цилиндра от задиров и увеличивает теплоотдачу. Компрессионные кольца для повышения износостойкости покрывают хромом. На быстроходном дизеле типа М750 применяют хромированное стальное кольцо, которое устанавливают в первую канавку для повышения надежности.
Маслосрезывающие кольца выполняются с одним или двумя окнами для отвода масла. В некоторых кольцах для повышения упругости используются экспандеры. Замки колец бывают косые под углом 15°, прямые или выполненные внахлест.
Различают поршневые пальцы с жестким закреплением в бобышках поршня или вставки и плавающие, которые могут вращаться вокруг собственной оси. Плавающие пальцы имеют меньший износ, и они чаще применяются на тепловозных дизелях. При работе на поршневой палец действуют большие силы, переменные по величине и направлению. Он должен быть прочным и износостойким, поэтому его изготавливают из высококачественной углеродистой или легированной стали. Рабочую поверхность пальца цементируют с последующей термической обработкой для придания ей большей твердости.
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Рис. 1.3. Шатунно-поршневая группа дизелей типа Д49:
1 главный шатун; 2 поршень; 3 пружина; 4 стакан; 5 маслосъемное кольцо с экспандером; 6 тронк; 7 втулка верхней головки шатуна; 8 палец; 9 стопорное кольцо; 10 болт прицепного шатуна; 11 прицепной шатун; 12 палец прицепного шатуна; 13 втулка-подшипник; 14 шатунные болты; 15 крышка; 16 вкладыши; о, в, г, д, е каналы; б полость охлаждения; ж отверстие под штифт; з зубчатый стык
Шатун связывает колено вала с поршнем. При работе шатун совершает сложное качательное движение и подвергается переменной по величине и направлению нагрузке от давления газов и сил инерции. Действующие на шатун силы вызывают в нем сложные деформации сжатие, растяжение, продольный и поперечный изгибы. Поэтому шатун должен быть жестким и прочным при возможно малой массе. Шатуны изготавливают из углеродистой или легированной стали ковкой или штамповкой с последующей механической и термической обработкой.
В зависимости от типа двигателя и расположения цилиндров на тепловозах применяются шатуны однорядных и У-образных двигателей.
Стержни шатунов имеют двутавровое сечение. В У-образных дизелях (типа Д40, Д49, М750 и др.) применяются шатуны с прицепным сочленением главного и прицепного шатунов (рис. 1.3).
В верхней головке шатунов однорядных двигателей запрессовывается бронзовая втулка с канавками для масла. Нижняя головка разъемная. Крышка нижней части крепится болтами. Точная установка крышки обеспечивается штифтами или замковым устройством разъема в виде зубцов либо в виде каблучков.
В нижнюю головку шатуна устанавливаются верхний и нижний стальные тонкостенные вкладыши, залитые по рабочей плоскости свинцовистой бронзой. Тыльная сторона вкладышей покрывается медью. Вкладыши устанавливают с натягом, который, измеренный в специальном приспособлении, выбивается на торце вкладыша. Вкладыши не взаимозаменяемы. В нижнем вкладыше имеются канавки с отверстиями для перетока масла, которое по отверстиям и по каналу в крышке перетекает в канал стержня шатуна и далее к верхней головке и днищу поршня.
Шатунный механизм У-образных дизелей состоит из главного и прицепного шатунов, соединенных между собой пальцем. В дизеле типа Д49 палец закрепляется двумя болтами к прицепному шатуну, который имеет вращательные движения во втулке, запрессованной в проушине главного шатуна. В дизелях типов Д45 палец штифтом крепится к проушине главного шатуна, а нижняя головка прицепного имеет запрессованную втулку-подшипник. Через отверстия в нижней головке масло поступает к пальцу, затем по каналу стержня прицепного шатуна к верхней головке и далее к днищу поршня.
В эксплуатации работа деталей шатунно-поршневой группы происходит в условиях больших термических и механических нагрузок. Наиболее распространенными повреждениями являются:
 у поршней термические трещины и прогары головок поршней; износ и отслаивание полуды тронковой части поршня; износ ручьев под кольца; наблюдается насосное действие поршневых колец, сопровождаемое повышенным расходом масла; задиры поршней; трещины у ручьев поршней, а также их вставок; ослабление или обрыв шпилек крепления вставки (Д100), шпилек крепления головки поршня к тронковой части (Д49); ослабление посадки и износ втулок под поршневой палец;
 у поршневых колец износ, излом, пригорание и потеря упругости;
 у поршневых пальцев износ (овальность, конусность), трещины, задиры;
 у шатунов износ и выкрашивание втулки, трещины, изгиб, скручивание, обрыв шатунных болтов, повреждение резьбы, вытягивание шатунных болтов, закупорка масляных каналов;
 у вкладышей шатунов износ, выкрашивание баббитовой заливки, потеря натяга.













ОСНОВНЫЕ РАБОТЫ, ВЫПОЛНЯЕМЫЕ ПРИ ТЕХНИЧЕСКОМ ОБСЛУЖИВАНИИ И ТЕКУЩЕМ РЕМОНТЕ

При проведении ТО-3 запускают дизель, убеждаются в отсутствии посторонних шумов при работе деталей шатунно-поршне-вой группы и клапанов, течи воды через уплотнения втулок цилиндров. После остановки двигателя проверяют затяжку гаек цилиндровых крышек, производят дозатяжку шпилек крепления втулок цилиндров, проверяют крепление шатунных подшипников, положение стыков вкладышей, состояние шплинтов гаек шатунных болтов, поворачивая коленчатый вал, осматривают втулки цилиндров. Прокачивают масло дизеля и убеждаются в его поступлении к шатунным подшипникам, втулкам верхних головок шатунов, на охлаждение поршней, к рычагам привода клапанов и гидротолкателя. На дизелях типа Д100 осмотр гильз цилиндров, поршней и поршневых колец проводят через открытые люки картера, выпускного коллектора и воздушного ресивера, освещая осматриваемые детали переносной лампой. Для проворачивания коленчатого вала применяют электропривод к валоповоротному механизму.
При проведении ТР-1 кроме выполнения вышеперечисленных работ регулируют зазоры в гидротолкателях и опрессовывают дизель водой. Пропуск воды через уплотнения втулок цилиндров и крышек не допускается.
На цилиндрах типах 5Д45 открывают крышки воздушных ресиверов и выпускных коллекторов для проверки состояния поршневых колец верхних и нижних поршней. Поршни, у которых выявлены оплавление кромок, наличие разгарной сетки в днище, отсутствие слоя олова на тронковой части поршня, грубые риски, задиры, трещины, отколы, ослабление медной вставки поршневых колец, снимают с дизеля, очищают, проверяют дефектоскопом и ремонтируют.
После одиночной смены поршней из-за прогара проверяют линейную величину камеры сжатия и расстояние от головки нижнего поршня (в ВМТ) до оси форсуночного отверстия цилиндро-вочной втулки, которое должно составлять 1,4 мм. Проверяют выход реек топливных насосов, установку форсунок и качество распыла топлива. При необходимости заменяют топливные насосы высокого давления. Качество распыла форсунок проверяют на стенде, в соответствии с требованиями.
При проведении ТР-2 и ТР-3 производят разборку дизеля, перед которой сливают воду, масло, снимают крышу с тепловоза и демонтируют выпускные коллекторы. Снимают топливные насосы высокого давления, лоток с распределительным механизмом, штанги и патрубки штанг, крышки клапанной коробки, крышки люков блока, форсунки и трубки к ним. Ослабляют гайки крепления крышек цилиндров к блоку. Отсоединяют прицепные шатуны от главных и, поочередно устанавливая поршни в ВМТ и удерживая их вместе с шатунами во втулке цилиндров с помощью специального приспособления, демонтируют прицепные и главные шатуны в комплекте с цилиндровыми крышками, втулками и поршнями (дизели типов Д49, Д45).
















ДЕМОНТАЖ И РАЗБОРКА ШАТУННО-ПОРШНЕВОЙ ГРУППЫ ДИЗЕЛЯ

Разборку производить в следующей последовательности:
1) замаркировать положение компрессионных и маслосъёмных колец в ручьях поршня и снять их с поршня;
2) расшплинтовать и отвернуть гайки крепления головки к тронку, снять втулки. Замаркировать взаимное положение головки и тронка;
3) отъединить головку от тронка и снять уплотнительное кольцо;
4)вынуть из тронка стакан и пружину;
5) при необходимости замены шпилек вывернуть их;
6) удалить нагар с головки поршня и поршневых колец;
7) промыть все детали поршня дизельным топливом и протереть их.
Детали, имеющие трещины, сколы, задиры рабочей поверхности, а также браковочные размеры заменить.
Каждый комплект устанавливают в кантователь для последующей разборки.
В процессе разборки все детали маркируют, указывая их положение в сборочной единице. Затем все детали подвергают мойке и очистке. Чистые детали освидетельствуют и дефектоскопируют. Отбракованные и не подлежащие восстановлению заменяют, соблюдая соответствие по массе отбракованной детали. Обточку нового ремонтного поршня производят по градационным размерам втулки цилиндра. Увеличение диаметра втулки допускается не более чем на 1,5 мм.
Поршневые и шатунные пальцы подлежат замене при наличии трещин или размеров, выходящих за допустимые пределы. Пальцы, восстановленные методом раздачи, тщательно проверяют магнитным дефектоскопом.
После проверки магнитным дефектоскопом шатуны подлежат обязательному размагничиванию на специальной установке. В отсутствии остаточного магнетизма убеждаются с помощью компаса на расстоянии 30 см от детали его стрелка не должна отклоняться. Втулки главного и прицепного шатунов подлежат замене, если контрольные размеры выше установленной нормы. Деформацию шатунов (изгиб, скручивание) определяют на контрольной плите она не должна превышать допуски, установленные Правилами ремонта.
Вкладыши шатунных подшипников тщательно осматривают и бракуют при наличии трещин или отслаивания заливочного слоя, наклепа на поверхности стыков и тыловой части, задиров шириной более 3 мм на армированной поверхности, зазора «на масло» более 0,4 мм, износа армировки до бронзы и недостаточного натяга.
Новый вкладыш подбирают по толщине, обеспечивая зазор «на масло» 0,2...0,3 мм. Прилегание вкладышей к постели проверяют по краске. Оно должно быть более 80 % площади при затянутых шатунных болтах. Натяг вкладышей восстанавливают меднением, толщина которого не должна быть более 0,15 мм.
После сборки комплекта шатунов с поршнями проверяют их массу. Допускается разница по массе между комплектами одного дизеля не более 0,5 кг. Сборку комплекта (крышки и втулки цилиндра, поршня) с главным и прицепным шатунами производят в кантователе. Затем производят опрессовку крышки и втулки ци-
линдра водой давлением 1,22 МПа в течение 5 мин. Течи и отпотевание не допускаются.
После сборки и установки комплектов опрессовывают дизель водой давлением 0,3 МПа. Течь воды в соединениях и через уплотнение втулок цилиндров не допускается. Затем производят опрес-совку маслом давлением 0,15 МПа, при которой проверяют поступление масла к шатунным подшипникам; к пальцам прицепных шатунов; к верхним головкам шатунов; на охлаждение поршней; к гидротолкателям и осям рычагов.
Для уменьшения расхода масла на угар и прорыва газов в картер, в конструкцию поршня внесены следующие изменения: увеличено расстояние от крышки цилиндра до поршня за счет уменьшения высоты головки поршня; фрезеровки в головке под клапаны выполнены несквозными; установлены три верхних компрессионных кольца с односторонней трапецией и четвертое торсионное кольцо; второе маслосъемное кольцо расположено ниже оси пальца и выполняет роль дозатора расхода, масла; уменьшен зазор между тронком и втулкой цилиндра.
Испытания показали, что модернизированный поршень снижает в 2 раза расход масла на угар, в 1,5 раза повышает срок службы по загрязненности и на 30% снижает прорыв газов в картер. Практически ликвидируются отложения нагара на поршень и крышку цилиндра со стороны камеры сгорания.
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Рис. 3.1. Температуры в различных точках головки поршня дизеля 1А-5Д49
Над первым компрессионным кольцом температура не превышает 170°C (рис. 3.1).Умеренные температуры обеспечивают хорошую износостойкость ручьев компрессионных колец. Исследования относительного изменения тепловых и механических напряжений в головке поршня Д49, выполненного на одноцилиндровом отсеке, показали: уровень тепловых напряжений превосходит механические примерно в 2 раза. Схема охлаждения с подводом охлаждающего агента в зону колец эффективно снижает теплонапряженность головки поршня; снижение давления подачи масла ниже номинального (Рм=0,4 МПа) приводит к увеличению уровня температурных напряжений во всех исследованных точках головки поршня. В зоне первого компрессионного кольца при уменьшении давления с 0,4 до 0,2 МПа температурные напряжения возрастают в 1,65 раза, на поверхностях, охлаждаемых маслом, в 1,5 раза и т.д.
Износостойкость алюминиевых поршней можно повысить глубоким анодированием электролизным способом. При этом получается пористая пленка окиси алюминия толщиной 0,080,1 мм, которая обладает резко пониженной теплопроводностью, повышенной маслоемкостью, износостойкостью и коррозионной стойкостью.
На дизелях типа Д49 наблюдается высокая сменяемость компрессионных колец: на ремонтах ТР-2 и ТР- 3 заменяется до 50% поршневых колец от числа установленных на поршнях. Компрессионные кольца сменяются, главным образом, из-за износа хромого покрытия у замка на длине 40-50 мм, а также из-за достижения предельного значения зазора у замка.
С первых номеров дизелей типа Д49 до 1981г. Использовались компрессионные кольца с двухсторонней трапецией. Необходимость в таких кольцах вызывалась применением головок поршней без масляного охлаждения. При переходе на масляное охлаждение поршней следовало перейти на кольца прямоугольного сечения. Однако завод перешел на кольца с односторонней трапецией, что сохранило их недостатки и вызвало увеличение зазора в замке из-за износа боковой поверхности.






ОЧИСТКА ДЕТАЛЕЙ И УЗЛОВ

Причины чрезмерного отложения нагара в головках поршней дизелей типа Д49 малое количество масла, прокачиваемого через поршни, малые скорости движения масла в поршне, а также высокая температура внутри головки достигает 140 °С, что резко повышает интенсивность отложения нагара на внутренних поверхностях головки.
Для снижения отложений нагара в головках поршней дизелей типа Д49 рекомендуется диаметры отверстий в головках поршней увеличить до 8,5 мм их рассверловкой при разборках.
Для того, чтобы предотвращать отложение нагара в поршне необходимо проверять слив масла из поршней на ремонтах ТО-3 и ТР-1 на неработающем дизеле с включением маслопрокачивающего насоса.
При отсутствии слива такие поршни надо вынимать из втулок цилиндров дизеля и очищать от нагара, прежде всего отверстия для перетока масла.
На отдельных поршнях очистку от нагара в переливных отверстиях в депо Ленинград-Витебский производят высверливанием нагара сверлом с наконечником из твердого сплава, а в депо Ленинград-Варшавский нагар из отверстий удаляют продалбливанием.
Наиболее эффективным способом очистки от нагара головок поршней дизелей типа Д49 от нагара одновременно всех поршней является метод, используемый в депо Дно. Очищают поршни путем погружения головок в расплав солей следующего состава: едкий натрий 65 % (по весу); азотно-кислый натрий 30 %; поваренная соль 5%. Смесь солей нагревается в ванне до 350 400 °С; температура расплава солей должна быть 250 °С; удельный вес расплава 1,7 г/см3. Установка для очистки головок от нагара состоит из трех ванн: для расплава солей; для воды; кислотной, содержащей 50%-ный раствор соляной кислоты с добавкой столярного клея. Мощность электронагревателя должна быть 35 40 кВт. Время нагрева расплава с комплектом деталей составляет 20 35 мин.
Исключение интенсивного отложения нагара в поршнях дизелей фирмы «General Motors» (США) достигается за счет подачи масла в поршни через форсунку, а не через шатун, как на дизелях типа Д49.
В Таблице 4.1 представлены результаты испытаний и расчетных исследований распределения масла в дизеле типа Д49 при двух методах подачи масла в поршни.
Из таблицы видно, что при переходе на подачу масла в поршни через форсунки поступление масла в поршни на номинальном режиме увеличивается в 5 раз. При таком увеличении количества масла в поршне дизеля типа Д49 температура его внутри головки поршня будет не выше 900 С и при этом отложение нагара станет в несколько раз меньшим, исчезнет процесс зарастания нагаром отверстий для перетока масла.
Таблица 4.1
Прокачка масла через дизель типа Д49 при подаче его в поршни через шатуны и форсунки
Параметры
Частота вращения коленчатого вала, об/мин


400
500
600
700
800
900
1000

1
2
3
4
5
6
7
8

Прокачка масла через дизель, кг/ч*
35000
47000
65000
80000
95000
100300
115000

Средняя прокачка масла через один поршень, кг/ч*
535/475
545/638
546/883
520/1087
480/1291
415/1399
305/1562

Прокачка масла через все поршни, кг/ч*
560/
7609
720/
10218
720/
14131
320/
17391
680/
20652
640/
22391
480/
25000

Прокачка масла через поршни в % от прокачки через дизель*
4,5/27,8
8,5/27,8
13,4/27,8
10,4/27,8
8,1/27,8
6,4/27,8
4,2/27,8


* В числителе при подаче масла в поршни через шатуны, а в знаменателе – при подаче масла через форсунки












5. ДЕФЕКТАЦИЯ ДЕТАЛЕЙ И ВЫБОР СПОСОБА ИХ ВОССТАНОВЛЕНИЯ

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.
В случае наличия указанных дефектов на головке или тронке поршня заменить поршень новым. Замену шпилек произвести, как указано в сборке поршня. При ослаблении крепления или разрушении сливных трубок установить новые на эпоксидном клее на основе смол ЭД16, ЭД20.
Острые кромки и небольшие натиры на рабочей поверхности головки и тронка зачистить в направлении, перпендикулярном оси тронка. На опорной поверхности тронка, сопрягаемой с головкой поршня, при наличии наплывов алюминия удалить их шабером.
При наличии скола хрома на компрессионных кольцах или его полного износа в районе замков, а также задира поверхности колец –их следует заменить новыми.
Проверить величину зазоров поршневых колец в свободном и рабочем состоянии.
Категорически запрещено промывать тронки горячей водой в моечной машине.
Проверить зазоры между поршневыми кольцами и канавками. При замере зазоров у компрессионных колец с односторонней трапецией они должны быть плотно прижаты к поверхности поршневой Г-образной канавки.



6. СБОРКА ШАТУННО-ПОРШНЕВОЙ ГРУППЫ ДИЗЕЛЯ

Сборку производить по маркировке в следующей последовательности:
1) если производилась замена шпилек или их вывёртывали, то перед завёртыванием необходимо обезжирить их посадочные концы и резьбовые отверстия в головках, смазать их эпоксидным клеем на основе смол ЭД16, ЭД20. Ввернуть шпильки в поршень и затянуть их моментом 79-100 Н.м;
2) установить новое уплотнительное кольцо на тронк поршня и смазать его маслом, применяемым для дизеля;
3) соединить тронк с головкой, совмещая буквы “ВП” на верхнем торце головки с буквами “ВП” на нижнем торце тронка. Установить на шпильки втулки, смазать резьбу гаек и шпилек маслом применяемом для дизеля и навернуть гайки;
4) наворачивание гаек производить равномерно, в перекрёстном порядке за три-четыре приёма динамометрическим ключом на момент 130 Н.м. и далее до совпадения отверстий в шпильках с прорезями гаек, моментом не более 160 Н.м;
5) застопорить гайки и шпильки проволокой. Завязанная проволока должна быть натянутой, и не должна иметь свободного перемещения и поверхностных дефектов (забоин, надрывов);
6) для определения зазора между поршнем и втулкой цилиндра замерить диаметр направляющей части поршня на пояске шириной 30 мм и дуге 180+10 мм;
7) установить маслосъёмные и компрессионные кольца, после чего проверить:
- чтобы риска на кромке замка компрессионного (минутного) кольца была вверху;
- чтобы перемещение поршневых колец в канавках поршня было свободным без защемления;
- утопание поршневых колец в канавках поршня. Выступание колец из канавок не допускается;
- зазоры между поршневыми кольцами и канавками. При замере зазоров у компрессионных колец с односторонней трапецией они должны быть плотно прижаты к поверхности поршневой канавки.
8) установить в тронк пружину и стакан.




























7. ОБКАТКА И ИСПЫТАНИЕ ШАТУННО-ПОРШНЕВОЙ ГРУППЫ

Перед началом обкаточных испытаний проверяют герметичность трубопроводов, особенно топливных трубопроводов, находящихся под разрежением, так как через неплотности возможен подсос воздуха, вследствие чего ухудшается пуск дизеля и уменьшается мощность на всех режимах.
В процессе обкаточных испытаний проверяют регулировку числа оборотов, давления сжатия и сгорания, не происходит ли ненормальный нагрев деталей, температуру отработавших газов, масла и воды, давления масла, топлива и продувочного воздуха, а также дымность выхлопа.
При работе на режиме максимальной мощности окончательно регулируют дизель и устанавливают упоры, ограничивающие максимальную подачу топлива топливными насосами.
При обязательных остановках дизеля рекомендуется осмотреть через лючки картер дизеля, подшипники верхнего и нижнего коленчатых валов. Проверить на ощупь нагрев коренных и шатунных подшипников. Убедиться в том, что нет в блоке и поддоне баббитовой стружки. Проверить шплинтовку коренных и шатунных подшипников, нет ли течи воды в выпускных коллекторах. Осмотреть через люки шестерни передач. Проверить легкость хода реек топливных насосов. По окончании обкатки необходимо осмотреть через люки роторы воздуходувки, вертикальную передачу, а через окна гильз поршни и кольца.









8. МОНТАЖ ШАТУННО-ПОРШНЕВОЙ ГРУППЫ

Проверить соответствие размерной группы комплекта поршней и размерной группы гильз цилиндров.
Поршни одного комплекта на дизеле должны быть одной размерной группы, соответствующей размерной группе гильз цилиндров).
Разность массы поршней одного комплекта не должна превышать 10 г.
Разность масс шатунов в сборе с поршнями не должна превышать 30 г.
Проверить соответствие размерной группы шатунных вкладышей ремонтному или номинальному размеру шатунных шеек.
Сборку шатуна с поршнем и пальцем рекомендуется производить с помощью специальной оправки, показанной на рис. 8.1.
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ] Рис. 8.1. Сборка шатуна с поршнем и пальцем: 1 - палец; 2 – оправка
Перед установкой в гильзы поршней в сборе с шатунами и поршневыми кольцами следует протереть чистой салфеткой и продуть сжатым воздухом зеркало гильз цилиндров, наружную поверхность поршней, рабочую поверхность вкладышей шатунных подшипников и шейки коленчатого вала.
На каждый поршень безнаддувных (Д-243 и модификации) дизелей тракторных модификаций устанавливаются в соответствии с рис. 8.2. а верхнее компрессионное кольцо прямоугольной формы, покрытое по наружной поверхности хромом, два компрессионных конусных кольца и одно маслосъемное кольцо коробчатого типа с пружинным расширителем.
На поршни дизелей с турбонаддувом тракторных и автомобильных модификаций (Д-245 и модификации) устанавливаются в соответствии с рис. 36б верхнее компрессионное кольцо трапециевидной формы, покрытое по наружной поверхности хромом, одно компрессионное конусное кольцо и одно маслосъемное кольцо коробчатого типа с пружинным расширителем. Второе компрессионное и маслосъёмное кольца имеют меньшую высоту в сравнении с аналогичными кольцами дизеля Д-243, поэтому они не взаимозаменяемы. В поршне под верхнее компрессионное кольцо залита жаропрочная нирезистовая вставка.
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]

Рис. 8.2. Схема установки поршневых колец:
А) 1 - поршень; 2- хромированное компрессионное кольцо; 3 и 4 - конусные компрессионные кольца; 5 - маслосъемное кольцо. Б) 1 - хромированное компрессионное кольцо; 2 - конусное компрессионное кольцо; 3-маслосъемное кольцо

Компрессионные конусные кольца и верхнее компрессионное кольцо поршня дизеля Д-245 на торцовой поверхности у замка имеют маркировку „верх" (TOP), которая при установке колец должна быть обращена к днищу поршня.
Маслосъемные поршневые кольца устанавливаются меткой (выдавкой), нанесенной на поверхности кольца в 7...20 мм от замка, к днищу поршня.
При вращении поршня, находящегося в горизонтальном положении, поршневые кольца должны свободно, без заеданий, перемещаться в его канавках и утопать в них под действием собственной массы.
Замки поршневых колец не должны располагаться в одной плоскости, их необходимо располагать на равном расстоянии по окружности. Стык расширителя маслосъемного кольца не должен совпадать с замком кольца.
Замки рядом стоящих поршневых колец должны быть расположены под углом 180°.
Зеркало гильз цилиндров, поршни с поршневыми кольцами, шатунные шейки коленчатого вала и вкладыши шатунных шеек смазать моторным маслом.
Для установки поршней в гильзу блока использовать оправки мод. И 806.01.200 и И 804.01.200 (рис. 8.3).
Момент затяжки гаек шатунных болтов должен быть в пределах 180...200 Н·м.
Осевой люфт нижних головок шатунов на шатунных шейках допускается не более 1,0 мм при любом положении коленчатого вала. У нового дизеля осевой люфт находится в пределах 0,15...0,40 мм.
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]

Рис. 8.3. Установка поршня в гильзу цилиндров с помощью оправок: 1 - оправка мод. И 806.01.200; 2 - поршень; 3 - оправка мод. И 804.01.200
Момент проворачивания коленчатого вала после затяжки всех гаек шатунных болтов не должен превышать 60 Н·м.
В ВМТ плоскость днища каждого поршня должна выступать над верхней плоскостью блока цилиндров на 0,3...0,55 мм.
Зазор между головкой поршня и гильзой на расстоянии 3 мм от верхней плоскости блока должен быть не менее 0,2 мм.









9. ОПИСАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ РЕМОНТА ШАТУННО-ПОРШНЕВОЙ ГРУППЫ

В процессе работы поршни дизеля тепловоза сильно загрязняются. В некоторых локомотивных депо используются установки для очистки поршней косточковой крошкой, которая не очень удобна, так как очищать поверхность поршня полудой нельзя даже мягкими абразивами. Поэтому в состав оборудования дизельного участка взамен машины для очистки поршней косточковой крошкой предлагается машина для мойки поршней.
Конструктивной особенностью данной машины является использование изоляции из теплоизоляционных матов для всех без исключения стенок как моечной камеры, так и самой ванны, чтобы уменьшить теплопередачу от моющего раствора. Долговечность изделия так же обусловлена тем, что для отделки внутренней поверхности ванны и моечной камеры используется коррозионно-стойкая сталь 08Х17Т ГОСТ 5632.
В пульте управления основным элементом является компактный многофункциональный микропроцессорный регулятор универсального назначения – модель RT-390.
Регулятор имеет до тех аналоговых и двух цифровых входов, три релейных и до двух аналоговых выходов. Разнообразные типовые входы позволяют измерять и контролировать различные технологические параметры, такие как температура, давление, влажность. Регулятор имеет возможность безударного переключения из автоматического режима в ручной и обратно.
Использование современных процессоров с высокой точностью позволит поддерживать заданные технологические режимы и обеспечить экономный режим работы машины.
Первоначально поршень устанавливается на наклонную направляющую и подкатывается к левой шторке , после подъема шторки с помощью пневмоцилиндра, включается пневмоцилиндр и подающий лоток выталкивает поршень на направляющую, поршень катится по ней и упирается в ведущий обрезиненный валик. После окончания процесса мойки открывается с помощью пневмоцилиндра правая шторка, а поршень, поднятый вверх пневмоцилиндром механизма выгрузки, больше не удерживается валиком и скатывается на наклонную направляющую. Моечная камера соединяется с общецеховой системой вытяжной вентиляции, внутри камеры также располагается сопловая система подачи сжатого воздуха и моющего раствора. Моющий раствор нагревается паром через теплообменник и через фильтр нагнетается насосом. Подача пара и горячей воды осуществляется с помощью соленоидных клапанов, в ванне также находятся датчики уровня. В аварийной ситуации моечный раствор может вытекать через сливной патрубок, замена раствора происходит после открытия сливной трубы.
Ванна расположена ниже нулевой отметки, все агрегаты и трубопроводы покрыты рифленым металлическим настилом.
В общем случае поршень загружается в камеру, включается привод и он начинает вращаться, одновременно происходит подача моющего раствора, затем включается обдувка сжатым воздухом.
Описание работы пневматической схемы машины
Пневматическая схема машины служит для выполнения в заданной технологической последовательности следующих функций:
- загрузка и выгрузка поршня;
- открытие и закрытие шторок;
- обдув сжатым воздухом поршней из сопловой системы.
Пневматическая схема включает в себя следующие основные узлы (смотри графическую часть):
- вентиль мембранный ВН-1;
- глушитель Г-1;
- блок подачи сжатого воздуха Б-1;
- пневмодроссели ДР-1, ДР-6;
- маслораспылитель МР-1;
- пневмораспределители Р-1, Р-11;
- ресивер РС-1;
- пневмоцилиндры Ц-1, Ц-4;
- блок подготовки воздуха А-1;
- коллекторы.
Подача воздуха в пневмосистему машины происходит после подачи напряжения на вентиль мембранный с электромагнитным приводом ВН-1, далее воздух попадает в блок подготовки воздуха А-1, где контролируется давление, происходит осушение и влагоотделение, далее воздух насыщается парами масла Т-22 в маслораспылителе и подается в рабочую систему. Включение того или иного исполнительного органа Ц-1, Ц-4 происходит после подачи напряжения на пневмораспределитель, соответствующий своему механизму. Скорость подъема и опускания штоков пневмоцилиндров регулируется с помощью пневмодросселей ДР-1, ДР-6. Вся пневматическая система оборудована глушителем Г-1 и имеет ресивер для создания определенного запаса сжатого воздуха. Перед пуском вся система испытывается избыточным давлением. В случае резкого снижения давления в магистрали или внезапного отключения электрического напряжения включается аварийный пневмораспределитель Р-11 или блокировка внутри блока подготовки воздуха А-1 и сжатый воздух из пневмосистемы стравливается в атмосферу, тем самым, исключая несанкционированное срабатывание того или иного исполнительного организма.
Конструктивной особенностью данной машины является использование изоляции из теплоизоляционных матов для всех без исключения стенок как моечной камеры, так и самой ванны, чтобы уменьшить теплопередачу от моечного раствора. Долговечность изделия также обусловлена тем, что для отделки внутренней поверхности ванны и моечной камеры используется коррозионностойкая сталь 0,8Х17Т ГОСТ 5632.
В пульте управления основным элементом является компактный многофункциональный микропроцессорный регулятор универсального назначения модель RT390.
Регулятор имеет до трех аналоговых и двух цифровых входов, три релейных и до двух аналоговых выходов. Разнообразные типовые входы позволяют измерять и контролировать различные технологические параметры такие, как температура, давление, влажность. Регулятор имеет возможность безударного переключения из автоматического режима в ручной и обратно. Возможно так же в электрической схеме использовать регулятор температуры РТ 18 (фирма Багория). Вид входного сигнала термопары или термодатчика типа НСХ "L" (хромель-копель).
Использование современных процессоров с высокой точностью позволит поддерживать заданные технологические режимы и обеспечить экономный режим работы машины.


ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данном курсовом проекте было достигнуто повышение качественных и количественных показателей диагностирования, рассмотрены вопросы ремонта, сборки и разборки шатунно-поршневой группы.
Проведённый анализ показывает, что в настоящее время качество и надёжность основных деталей дизелей (как впрочем и почти всех комплектующих локомотивов в целом ), оставляет желать лучшего.
Не во всех депо и ремонтных заводах обслуживание производиться должным образом. Следовательно, снижается надёжность и ресурс детали.
Необходимо обеспечить надлежащий контроль качества сборки, производства и обслуживания всех узлов и агрегатов, применяемых в конструкции локомотива.
В результате исследований и на основе опыта эксплуатации конструкция поршня дизелей Д49 постоянно совершенствуется.
К данному моменту поршни дизелей Д49 зарекомендовали себя как современные и надёжные детали.
Библиографический список

1. А.И. Володин, В.З. Зюбанов, В.Д. Кузьмич Локомотивные энергетические установки. М.: ИПК «Желдориздат», 2002. 718с.
2. А.Э. Симсон, А.З. Хомич Тепловозные двигатели внутреннего сгорания. Учебник для Вузов .М.: Транспорт, 1987. 467 с.
3. Е.А. Никитин Тепловозные дизели типа Д49. М.: Транспорт, 1982. 343 с.
4. Е.А. Никитин Дизели типа Д49: пути снижения повреждаемости деталей. Локомотив, 2000, 285 с.
6. Е.А. Никитин, А.И. Коробенков Руководство по эксплуатации дизель-генератора. М.: Транспорт, 2001. 640 с.








13PAGE 15


13PAGE 14915






Заголовок 2 Заголовок 3 Заголовок 4 Заголовок 7 Заголовок 815

Приложенные файлы

  • doc 11287557
    Размер файла: 308 kB Загрузок: 2

Добавить комментарий