Строительные машины и оборудование, справочник






Способы повышения надежности и долговечности деталей системы газораспределения


Категория:
   Прогрессивные методы ремонта


Способы повышения надежности и долговечности деталей системы газораспределения

Анализ отказов, выявленных при приработке двигателей на испытательных станциях, показывает, что более половины их приходится на детали системы газораспределения. Удельный вес отказов системы газораспределения изменяется во времени, но все же остается значительным, колеблясь в пределах 5,8…7,8% от числа отремонтированных, например, двигателей ГАЗ.

С целью определения причин, вызывающих отказы системы газораспределения, и разработки мероприятий по их предупреждению был произведен микрометраж распредвалов, толкателей, клапанов, клапанных пружин и блоков цилиндров по поверхностям, сопрягаемым с указанными деталями, что позволило установить соответствие отремонтированных изделий требованиям технических условий, выявить причины появления дефектов, разработать мероприятия, повышающие качество ремонта.

Износы деталей газораспределения. Детали системы газораспределения обладают высоким ресурсом и сроком службы двигателей внутреннего сгорания. Однако техническое состояние их оказывает существенное влияние не только на экономические, но и на мощностные показатели работы двигателей.



Износы деталей газораспределения приводят к изменению фаз газораспределения. По данным ЦНИИМЭСХ, сдвиг фаз газораспределения на 7% снижает мощность двигателя на 7,46%, а максимальный крутящий момент— на 12,2%. Большое влияние на изменение фаз газораспределения оказывает износ распределительных шестерен, вызывающий сдвиг фаз в сторону запаздывания. Максимальный износ зубьев шестерен двигателей СМД-14 составляет 0,9 мм, минимальный — 0,9 мм. Суммарный износ зубьев опорной шейки распредвала и подшипников приводит к сдвигу фаз газораспределения на 5…7° по углу поворота коленчатого вала.

Велики износы шестерен распределения у автомобильных двигателей. Для снижения шумности работы зубчатой передачи шестерню распредвала изготавливают из пластических масс (текстолита и др.), имеющих более низкую износостойкость. Обследование шестерен распредвала и коленвала двигателей, поступающих в ремонт, показывает, что боковой зазор у них превышает допустимые нормы.

Распределительные валы. В процессе работы двигателя износу подвергаются кулачки и опорные шейки распредвалов. Износ кулачков приводит к худшему наполнению цилиндров и очистке цилиндров от продуктов сгорания, к нарушению фаз газораспределения, что вызывает снижение мощности и увеличенный расход топлива. Износ опорных шеек является одной из причин падения давления в системе смазки. Износ вершины кулачка распредвала двигателя СМД-7 на величину 1,6 мм снижает мощность двигателя на 5…6%.

Распределительные валы изготавливают из стали 40, 45, 40Х и других и подвергают упрочнению закалкой ТВЧ. Для некоторых двигателей распределительные валы изготавливают из чугуна.

Наибольшему износу подвергаются распредвалы быстроходных двигателей. Вершина кулачка при скольжении по тарелке толкателя работает в весьма тяжелых условиях. Под действием силы сжатия клапанной пружины в месте контакта кулачка с тарелкой толкателя возникают высокие удельные давления, разрывающие масляную пленку и приводящие сопряжение к работе в условиях сухого трения. Износ материала кулачка искажает его профиль: уменьшается высота и время подъема клапана, т. е. уменьшается «время-сечение» открытия клапана.

Клапанные пружины в процессе работы двигателя теряют упругость, укорачиваются в свободном состоянии и не выдерживают рабочих нагрузок. Есть случаи поломок клапанных пружин. Вследствие падения жесткости клапанные пружины во время впуска не удерживают в закрытом положении выпускные клапаны, последние под действием разряжения в цилиндре произвольно открываются. Это ухудшает наполнение цилиндров и, как следствие этого, падение мощности, увеличение расхода топлива. Снижение жесткости клапанных пружин на 25% повышает удельный расход топлива дизельных двигателей на 19% и приводит к потери мощности на 17,8%.

Толкатели автотракторных двигателей являются наиболее ответственными и сложными деталями системы газораспределения. Технические условия устанавливают жесткие требования на их изготовление и ремонт. Толкатели изготавливаются из стали 35 с твердостью HRCa 35…50, тарелки толкателя покрываются легированным чугуном твердостью не менее HRC3 45. Стержень толкателя должен обрабатываться до номинального или одного из ремонтных размеров.

Тарелка толкателя должна иметь сферу радиуса 750 мм, биение сферы — не более 0,01 мм на радиус 15 мм, шероховатость поверхности стержня толкателя должна соответствовать Ra 0,63…0,32, а тарелки — Ra 0,16…0,08.

Согласно ТУ на ремонт толкатели должны подбираться по направляющим в блоке цилиндров таким образом, чтобы под действием массы в слегка смазанном отверстии толкатель.медленно опускался, зазор в сопряжении должен быть в пределах 0,006…0,036 мм. Оптимальная величина исходного зазора равна 0,012. Установлено, что при зазорах менее 0,012 мм появляются задиры стержней толкателей, при увеличении исходного зазора между стержнем и направляющим отверстием возникает перекос стержня и торможение вращения, усиливается неравномерность износа кулачков распредвала и толкателей по стержню и тарелки.

Нами установлено, что причинами непроворачивания (невращения вокруг оси) последних в направляющих отверстиях блока могут быть его перекос, задир стержня и сопрягаемой поверхности блока. Для предотвращения задиров необходимо в обязательном порядке подбирать толкатели по направляющим отверстиям, предварительно смазав их маслом. Перекос толкателей является одной из причин и такого дефекта газораспределения, как невозможность отрегулировать тепловые клапанные зазоры. Этот дефект заключается в том, что зазор между торцом клапана и регулировочным болтом толкателя имеет разную величину в зависимости от положения толкателя. Были обнаружены двигатели, у которых клапанный ..зазор при вращении толкателя изменялся от 0 до 0,25 мм.

При выявлении причин невозможности регулировки клапанных зазоров было установлено, что одной из них может быть несоосность резьбового отверстия под регулировочный болт со стержнем толкателя. Повышенная несоосность присуща толкателям, подвергавшимся восстановлению по стержню. Для восстановления изношенных стержней толкателей в настоящее время на ремонтных заводах широко применяют хромирование и желез-нение и в меньших масштабах — вибродуговую наплавку пружинной проволокой II класса. После восстановления изделий в гальванических ваннах их шлифуют на бесцен-тровошлифовальных станках, а после наплавки вибрирующим электродом перед шлифованием протачивают на специальном токарном станке.

Недостатком указанных способов восстановления является нарушение соосности резьбового отверстия под регулировочный болт, что является следствием неравномерного износа стержня, неравномерного по толщине отложения гальванопокрытий, грубой геометрии восстановленной поверхности, отсутствия неизношенной установочной базы для механической обработки. Наибольшая несоосность наблюдалась у толкателей, восстановленных вибродуговой наплавкой; наименьшая — у толкателей, покрытых хромом.

Внедрение обработки толкателей на круглошлифо-вальных станках (вместо бесцентровошлифовальных) с установкой по заранее подготовленной базе обеспечило необходимую точность: В этом случае базой служила фаска на тарелке, снимаемая перед железнением.

Из рассмотренных выше способов восстановления толкателей наиболее целесообразным является хромирование. При этом сопротивление изнашиванию хромированных стержней выше стандартных в 2,5 раза.

Применение железнения целесообразно при наращивании покрытий толщиной более 0,3 мм.

Практика показывает, что 85 % толкателей требуют, согласно техническим условиям, шлифования сферы тарелки. Однако из-за отсутствия специального оборудования механическая обработка сферы тарелки толкателя представляет определенную трудность. В связи с этим целесообразно для шлифования тарелки использовать круглошлифовальные станки.

Толкатель — деталь, требующая бережного отношения при хранении и транспортировке. Поэтому следует оберегать его от забоин и повреждений, ни в коем случае нельзя складировать «навалом».

Клапаны. Впускные и выпускные клапаны изготавливают из сталей соответственно 4Х9С2 и 40Х и термически обрабатывают на твердость 30…40 и 30…37 HRCa. Стержни этих деталей по длине до 3…5 мм должны иметь твердость HRC3 45. К точности изготовления и ремонта клапанов предъявляются высокие требования: биение фаски должно быть не более 0,03 мм (при большем биении затрудняется притирка клапанов по гнездам); конус, эллипс, огранка стержней не должны превышать 0,01 мм; неперпендикулярность торца клапанов стержню допускается не более 0,03 мм.

Основными дефектами клапанов, поступающих в ремонт, являются износ фаски, изгиб стержня, износ торца и стержня.

Технические условия на ремонт не допускают сборки двигателей с клапанами, имеющими износ по стержню. При наличии такого износа детали должны перешлифовываться под один из ремонтных размеров.

Вышедшие из ремонтных размеров клапаны восстанавливают хромированием или железнением. Применение последнего для восстановления стержней клапанов позволяет ввести увеличенный ремонтный размер стержня. Это целесообразно для использования изношенных направляющих втулок клапанов путем их развертывания.

Для обеспечения нормальной работы сопряжения клапан — направляющая клапана необходимо обеспечить исходные зазоры: в пределах 0,050…0,097 мм для впускных и 0,080…0,124 мм для выпускных клапанов.

По техническим условиям все клапаны при ремонте двигателей должны подвергаться шлифованию по фаске на станках модели СШК-3. Однако, как показывает опыт работы, последние не обеспечивают выполнения технических требований и малопроизводительны. Для этих целей на заводах используют круглошлифовальные станки разных моделей, оснащая их специальными приспособлениями.

Контроль фаски клапанов после шлифования производят на специальном приспособлении. Направляющие втулки клапанов изготовляют из серого чугуна с твердостью 269…307 НВ (2690…3070 МПа).

Износостойкость сопряжения клапан — направляющая втулки зависит от нескольких факторов: материала, вида покрытия втулки и клапана, исходных зазоров и шероховатости поверхностей.

В целях повышения износостойкости сопряжения целесообразно применение металлокерамических втулок, которые вследствие пористости лучше смазываются маслом, а по коэффициенту трения и износостойкости они превосходят втулки из чугуна. Для повышения износостойкости втулок целесообразно также применять суль-фидирование, а стержней клапанов — хромирование.

Сопротивление изнашиванию сопряжения тарелка клапана — гнездо клапана ограничено их малой твердостью. Исследования показали, что повышение твердости фаски клапанов и клапанных гнезд закалкой с нагрева ТВЧ способствует увеличению износостойкости. При этом износ фасок клапанов (HRC3 48…52) и их гнезд из чугуна СЧ 21 (HRC3 45…48) уменьшается в 1,6… 1,8 раза.

Читать далее:

Категория: - Прогрессивные методы ремонта

Главная → Справочник → Статьи → Форум



Разделы

Строительные машины и оборудование
Для специальных земляных работ
Дорожно-строительные машины
Строительное оборудование
Асфальтоукладчики и катки
Большегрузные машины
Строительные машины, часть 2,
Дорожные машины, часть 2
Ремонтные машины
Ковшовые машины
Автогрейдеры
Экскаваторы
Бульдозеры
Скреперы
Грейдеры Эксплуатация строительных машин
Эксплуатация средств механизации
Эксплуатация погрузочных машин
Эксплуатация паровых машин
Эксплуатация экскаваторов
Эксплуатация подъемников
Эксплуатация кранов перегружателей
Эксплуатация кузовов машин
Крановщикам и стропальщикам
Ремонт строительных машин
Ремонт дорожных машин
Ремонт лесозаготовительных машин
Ремонт автомобилей КАмаЗ
Техническое обслуживание автомобилей
Очистка автомобилей при ремонте
Материалы и шины