Рецензенты: Кафедра «Безопасности жизнедеятельности» ВГАУ УДК 621.43.004.67
Технология ремонта лесохозяйственных и лесозаготовительных машин [Текст] : лабораторный практикум для студентов специальности 151000.62 – Технологические машины и оборудование, профиль «Машины и оборудование лесного комплекса» / Д.А. Попов, Е. В. Снятков; М-во образования и науки РФ, ГОУ ВПО «ВГЛТА». – Воронеж, 2014, – 91 с.
Печатается по решению редакционно-издательского совета ВГЛТА
ГОУ ВПО «ВГЛТА» (протокол № от 20.… г.)
Рецензенты: Кафедра «Безопасности жизнедеятельности» ВГАУ
канд. техн. наук, доц. А.В. Полуэктов
СОДЕРЖАНИЕ
| 1 Дефектация деталей машин
|
| | 2 Исследование характера износа гильз цилиндров и дефектов
|
| | блока цилиндров
|
| | 3Дефектация коленчатого вала
|
| | 4 Растачивание и хонингование цилиндров и гильз автотракторных
|
| | двигателей
|
| | 5 Восстановление деталей машин лесного комплекса наплавкой
|
| | 6 Восстановление рабочих органов почвообрабатывающих машин
|
| | 7 Восстановление деталей плазменной металлизацией
|
| | Приложения
|
| | Библиографический список
|
|
Лабораторная работа 1. Определение видов дефектов деталей
автомобилей
1.1.1 Цель работы е
Изучить виды дефектов деталей и методы их выявления на основе визуальных обследований наружных поверхностей и структуроскопии (магнитной, ультразвуковой и др.) материала внутри деталей, установить виды дефектов деталей.
1.1.2 Задание
Изучить теоретическую и методическую информацию. Для указанной преподавателем детали студент должен в письменной форме описать ее служебное назначение, условия работы и обусловленные этими условиями дефекты, явления, характеризующие основные виды износа для этой детали, к каким последствиям После визуального обследования и структуроскопии детали установить виды дефектов, привести эскиз детали с дефектами и письменно описать их. Оформить отчет по форме п. 2.1.7.Подготовить ответы на контрольные вопросы в устной форме.
1.1.3 Рабочее место и его оснащение:
- детали с различными видами износа и повреждений, соответствующими различным видам изнашивания;
- лупа Бриннеля шестнадцатикратного увеличения;
- дефектоскопы магнитный, ультразвуковой.
1.1.4 Правила техники безопасности при выполнении лабораторной
работы
1) Детали при определении вида дефекта не располагать у края стола.
2) Детали не оставлять на наклонных поверхностях.
3) При выполнении работы воздерживаться от контакта рук с органами зрения.
4) После выполнения работы тщательно вымыть руки.
1.1.5 Основные сведения, понятия и определения
При эксплуатации автомобилей на его составные части воздействуют разрушительные процессы: трение, старение, коррозия, эрозия, кавитация, деформация, нагрев и др., причем одни из них превалируют над другими. Эти разрушительные процессы вызывают изнашивание, повреждения и отказы в работе составных частей автомобиля, заключающиеся в нарушении их работоспособности. С целью выявления годных, подлежащих восстановлению и негодных деталей проводится их дефектация.
Дефектацию деталей выполняют внешним осмотром, а также при помощи измерительного инструмента, приспособлений, приборов и оборудования. В процессе дефектации и сортировки детали условно маркируют краской: годные – зеленой, негодные – красной, детали, подлежащие восстановлению, – желтой. Дефектацию обычно начинают с наружного осмотра деталей, определяя их общее техническое состояние и выявляя внешние дефекты – трещины, пробоины, вмятины и др. Для выявления скрытых дефектов применяют приборы и приспособления, работа которых основана на неразрушающих методах контроля. Дефект – каждое отдельное несоответствие детали требования нормативно-технической документации.
Повреждения деталей. Классификация дефектов
Повреждением детали является ее дефект, возникший в результате аварийных износов, дорожно-транспортных происшествий, нарушений режимов работы и обслуживания автомобилей, а также естественных причин постепенной утраты ими рабочих свойств. Повреждения выявляются внешним осмотром, проверкой на герметичность, определением величины деформации на приборах, различными методами дефектоскопии ультразвуковой, магнитной и др.
По последствиям дефекты подразделяют на критические, значительные и малозначительные. Критический дефект – это дефект, при котором использование продукции по назначению практически невозможно или исключается в соответствии с требованиями техники безопасности. Значительный дефект – это дефект, который существенно влияет на использование продукции по назначению и (или) на ее долговечность, но не является критическим. Малозначительный дефект – это дефект, который не оказывает существенного влияния на использование продукции по назначению и на ее долговечность.
По месту расположения все дефекты подразделяют на наружные и внутренние. Наружные дефекты, такие как деформация, поломки, изменение геометрической формы и размеров. Они легко выявляются визуально или в результате несложных измерений. К внутренним относятдефекты, такие как усталостные трещины, трещины термической усталости и т. п. Их выявляют различными методами структуроскопии, к которым относят магнитодефектоскопию, рентгеноскопию, ультразвуковую дефектоскопию и другие методы.
По возможности исправления дефекты классифицируют на исправимые и неисправимые. Исправимые дефекты – это дефекты, устранение которых технически возможно и экономически целесообразно. К ним относят такие дефекты, как деформации, вмятины, обломы, износ поверхностей, задиры и другие дефекты, не ведущие к полной утрате работоспособности детали. Неисправимые дефекты – это дефекты, устранение которых технически невозможно или экономически нецелесообразно, например, макротрещины в валах, внутренняя межкристаллитная коррозия деталей и др.
По причинам возникновения дефекты подразделяют на три класса: конструктивные, производственные, эксплуатационные.
Конструктивные дефекты – это дефекты, выражающиеся в несоответствии требованиям технологического задания или установленных правил разработки (модернизации) продукции. Причины таких дефектов могут быть весьма различны: ошибочный выбор материала изделия, неверное определение размеров деталей, режима термической обработки и т. д. Эти дефекты являются следствием несовершенства конструкции и ошибок конструирования.
Эксплуатационные дефекты – это дефекты, которые возникают в результате износа, усталости, коррозии, старения и неправильной эксплуатации. В процессе эксплуатации наибольший процент отказов возникает в результате изнашивания деталей.
По механизму образования повреждения делятся на износы, механические повреждения, химико-тепловые повреждения, дефекты, обусловленные старением материалов, и др.
Механические повреждения деталей
К механическим повреждениям относятся трещины, пробоины, риски и задиры, выкрашивания, поломки и обломы, изгибы и скручивания.
Трещины образуются в результате воздействия значительных местных нагрузок, ударов и напряжений. Они могут появляться на наиболее нагруженных местах рам, блоков, корпусов коробок передач, задних мостов.
Кроме трещин, возникающих в результате действия сил ударного характера, появляются трещины усталостного происхождения. Они возникают в перемычках гнезд клапанов головок цилиндров и т.д. Усталостному разрушению подвержены коленчатые валы, их подшипники, шатуны, пружины клапанов и другие детали. Могут быть трещины и теплового происхождения.
Риски и задиры на рабочих поверхностях деталей чаще всего образуются вследствие загрязнения смазки или абразивного действия чужеродных частиц, при временном отсутствии смазки и высоком удельном давлении.
Выкрашивание – дефект, характерный для стальных цементованных деталей, происходящий от динамических ударных нагрузок. Выкрашивание может быть и в результате усталостных напряжений, например выкрашивание баббитового слоя на вкладышах подшипников, на беговых дорожках колец шариковых и роликовых подшипников, на профилях зубьев шестерен и т.д.
Поломки и обломы возникают при сильных ударах о детали, часто наблюдаются на литых деталях, могут возникать также в результате усталости металла.
Изгибы, растяжения и вмятины характеризуются нарушением геометрических форм деталей и происходят в результате ударных динамических нагрузок, или нагрузок, превышающих предел текучести деталей. Таким дефектам подвержены рамы машин, различные валы, балки передних осей, поворотные кулаки и т.д. Смятию подвержены вкладыши подшипников, тарелки толкателей и другие детали.
Скручивание деталей возникает от воздействия большого крутящего момента. Этому дефекту подвержены валы, шатуны, полуоси и т.д.
Химико–тепловые повреждения деталей
Данные повреждения по сравнению с другими встречаются гораздо реже и возникают при тяжелых условиях эксплуатации.
Коробление деталей происходит от воздействия высоких температур, приводящих к возникновению структурных изменений и больших внутренних напряжений. Такие повреждения характерны для головок цилиндров двигателей и выпускных коллекторов.
Коррозия поверхностей деталей – результат химического и электрохимического воздействия окислительной и химически активной среды. Этому повреждению подвергнуты все незащищенные поверхности деталей. Коррозии подвержены цилиндры, системы охлаждения двигателей, кузова автомобилей и другие детали. Коррозия может существенно снижать эксплуатационные качества машин. Например, если коррозией поражены зеркала цилиндров двигателя, то его мощность падает на 25%, на 70% повышается расход масла и топлива, вдвое снижается ресурс.
Раковины (выгорание) образуется в результате местных температурных воздействий на поверхности деталей, например раковины на фасках выпускных клапанов.
Нагар образуется в результате воздействия на поверхность деталей сильно нагретых газов и продуктов сгорания топлива и смазки. Нагар нарушает теплопередачу, что приводит к перегреву деталей и образованию трещин на их поверхности.
Электроэрозионному разрушению подвержены некоторые детали электрооборудования, работающие в условиях искровых разрядов. При этом с поверхности детали-анода выбиваются частицы металла, которые частично рассеиваются, а частично переносятся на катод. Такому виду разрушения подвержены электроды свечей, контакты прерывателей распределителей, магнето, реле-регулятора и др.
В системах охлаждения автотракторных двигателей при использовании воды, содержащей соли (жесткой воды), появляется накипь. Она приводит к снижению теплоемкости и ухудшению работы узлов и агрегатов системы. Слой накипи представляет собой отложения слаборастворимых в воде солей и различных механических примесей. Накипь, ухудшая теплопроводность, вызывает перегрев двигателя, интенсивный износ и снижение его мощности.
Старение материалов
Старению подвержены изделия из металлических и неметаллических материалов. Механизм старения при этом различен.
Старение изделий из металлических сплавов - изменение строения и свойств металлических сплавов, протекающее либо самопроизвольно, в процессе длительной выдержки при комнатной температуре (естественное старение), либо при нагреве (искусственное старение). Обычно старение приводит к увеличению прочности и твердости сплава при одновременном уменьшении пластичности и ударной вязкости. При этом, как правило, перераспределяются внутренние напряжения в сплаве.
Изнашивание и износ
Под изнашиванием (ГОСТ 16429-70) понимают процесс постепенного изменения размеров тела при трении, проявляющийся в отделении с поверхности трения материала и его остаточной деформации.
Скорость изнашивания – отношение величины износа ко времени, в течение которого он возник.
Интенсивность изнашивания – отношение величины износа к обусловленному пути, на котором происходило изнашивание или к объему выполненной работы.
Износостойкость – свойство материала оказывать сопротивление изнашиванию в определенных условиях трения, оцениваемое величиной, обратной скорости изнашивания или интенсивности изнашивания.
По характеру движения деталей в сопряжениях различают трение покоя и трение движения. Трение движения подразделяется на трение скольжения, качения и качения с проскальзыванием. В зависимости от условий смазки принята следующая классификация видов трения: без смазки, граничное, жидкостное. При граничном трении между поверхностями трения имеется молекулярный слой смазочного материала, обладающий свойствами, отличающимися от объемных. При жидкостном трении поверхности разделены слоем жидкости, в котором проявляются ее объемные свойства.
В сопряжениях автомобиля встречаются все виды трения. Например, диски сцепления, тормозной барабан – колодка, клапан – седло работают при трении без смазочного материала; поршень – гильза цилиндра, поршневой палец – верхняя головка шатуна, клапан – направляющая втулка работают при граничном трении; шейки коленчатого и распределительного валов при работе на установившихся режимах – при жидкостном трении.
Протекание процесса изнашивания зависит от многих факторов, среди которых главными являются: действующие нагрузки, условия трения, материал и качество обработки трущихся поверхностей, режимы трения, окружающая среда.
Изнашивание подразделяется на механическое, молекулярно-механическое, коррозионно-механическое и водородное. Классификация видов изнашивания приведена в таблице 2.
Механическое изнашивание деталей происходит в результате механических воздействий в условиях абразивной, гидроабразивной, газоабразивной среды. К механическому виду изнашивания относятся процессы изнашивания: абразивный, пластическое деформирование, хрупкое поверхностное разрушение, усталостное поверхностное разрушение, эрозионное и кавитационное изнашивание.
Усталостному изнашиванию подвержены подшипники качения и скольжения, шестерни, коленчатые валы, поворотные цапфы и другие детали, работающие в условиях циклического нагружения. Разновидностью усталостного изнашивания является питтинг – изнашивание при перемещающемся контакте под действием переменных напряжений, превышающих некоторый предел для данного материала. Питтинг является процессом контактной усталости поверхностей при качении или качении со скольжением. Характерным повреждением таких поверхностей являются раковины, ямки, оспинки. На поверхности появляется местное выкрашивание. Питтинг часто проявляется на зубьях шестерен – там, где происходит их зацепление, на толкателях клапанов, иногда – на шариках и роликах подшипников качения. Единой теории питтинга нет. Обычно полагают, что на первом этапе образуются микротрещины – результат сдвиговых напряжений в области контакта. Затем микротрещины развиваются в пятна – оспины. Если процесс происходит в среде смазывающего вещества, то он ускоряется за счет эффекта Ребиндера (гидравлического расклинивания микротрещин), просто гидравлических ударов масла в трещинах. Эти представления подтверждаются тем, что при абразивном износе питтинг уменьшается (стираются микротрещины). Он уменьшается также в присутствии присадок, уменьшающих напряжения сдвига, таких как дисульфид молибдена или графит.
Эрозионное изнашивание поверхностей происходит в результате воздействия потока жидкости или газа. Этому процессу изнашивания подвержены детали системы охлаждения, системы питания, гидропривода тормозов и др.
Кавитационное изнашивание возникает при относительном движении контактирующих поверхностей твердого тела и жидкости в условиях кавитации. Кавитация (от латинского слова cavitas — пустота) — нарушение сплошности внутри жидкости, т.е. образование полостей, заполненных газом, паром или их смесью (так называемых пузырьков или каверн). Кавитация возникает в результате местного уменьшения давления ниже критического значения. Для реальной жидкости оно приблизительно равно давлению насыщенного пара этой жидкости при данной температуре. Если понижение давления происходит вследствие местного повышения скорости потока жидкости, то кавитация называется гидродинамической; в случае же понижения давления вследствие прохождения в жидкости акустических волн – акустической кавитацией.
На границе раздела кавитирующей жидкости и твердого тела происходит схлопывание пузырьков в местах, где давление становится выше критического значения. Результатом захлопывания каждого пузырька является гидроудар в виде кумулятивных струй, сопровождающийся высокими давлениями и температурой. В результате каждого такого воздействия на поверхностях образуются каверны. Кавитации подвержены наружные поверхности гильз цилиндров, детали гидрооборудования (например, водяного насоса).
Высокотемпературные процессы вызываются газовой коррозией металлов при значительных температурах. Основными инициаторами такой коррозии являются агрессивные соединения, образующиеся при сгорании топлива. Этому виду воздействия подвержены выхлопные клапаны, верхние части цилиндров, некоторые участки поршней.
К коррозионно-механическому виду относится окислительное изнашивание и фреттинг–коррозия. Окислительному изнашиванию подвержено большинство деталей автомобиля, работающих в условиях граничного и жидкостного трения (шейки коленчатого и распределительного валов, толкатели, цилиндры и др.).
Фреттинг-коррозионное изнашивание протекает при малых колебательных перемещениях в соприкасающихся поверхностях деталей. Фреттинг-коррозия наблюдается при трении плотно сжатых или катящихся друг по другу деталей, если в результате вибрации между их поверхностями происходит микроскопические смещения. При этом поверхность как бы размывается. Первые стадии фреттинг-коррозии такие же, как и при питтинге: образование микротрещин и развитие их в осповидные пятна износа и бляшки. Затем материал трущихся поверхностей вступает в реакцию со смазывающим веществом и кислородом воздуха. На пове6рхности трения появляется очень липкий черный или красно-коричневый слой, содержащий оксиды железа. Этот вид изнашивания наиболее характерен для шеек валов коробок перемены передач, раздаточных коробок, задних мостов, стыков корпусных деталей и других сопряжений с гарантированным натягом.
Водородное изнашивание обусловлено интенсивным выделением водорода при трении в результате трибодеструкции водородсодержащих материалов (разложения материалов на составляющие радикалы), адсорбцией водорода на поверхностях трения, диффузией водорода в деформируемый слой стали, скорость которой определяется градиентами температур и напряжений, одновременным развитием большого числа зародышей трещин по всей зоне деформирования. Водород попадает в микротрещины, поры, межкристаллитные границы и др. При трении происходит периодическое деформирование поверхностного слоя и объем дефектных мест (полостей) изменяется. При сжатиях водород стремится расширить микрополости и создает высокие напряжения, что при увеличении количества водорода в процессе трения приводит к разрушению стали по всем развившимся и соединившимся микротрещинам.
Водородному изнашиванию подвержены стальные и чугунные детали. Водородное изнашивание диспергированием в той или иной степени имеет место для всех стальных и чугунных деталей, к поверхностям трения которых возможно непрерывное поступление водорода из продуктов деструкции (разрушения) от смазки и др. источников. Водородное изнашивание разрушением возможно в паре трения тормозные барабаны – тормозные пластмассовые накладки. В этом случае происходит намазывание чугуна на пластмассовые накладки. Одним из методов борьбы с водородным изнашиванием является введение в тормозной материал 2-3% окиси меди, которая восстанавливается водородом до чистой меди.
Примеры износа некоторых деталей двигателя автомобиля
1 Подшипники скольжения коленчатого вала работают в режиме гидродинамической смазки, при котором поверхность вкладышей отделена от поверхности шейки слоем масла. В этих условиях износы сопряженных поверхностей должны быть минимальными. Однако в эксплуатации при холодных пусках или при пусках после длительной остановки двигателя при недостаточной подаче масла возникает сухое или полусухое трение, вызывающее заметный износ подшипников. Причиной износа подшипников может быть наличие в масле абразивных частиц, размер которых больше величины минимального зазора между шейкой и вкладышем, и в некоторых случаях их коррозия. Возможно также выкрашивание вкладышей.
2 Детали цилиндропоршневой группы (цилиндр, поршень, кольца) одновременно подвергаются молекулярно-механическому, коррозионно-механическому и абразивному изнашиванию, соотношение между которыми может меняться в широких пределах в зависимости от конструкции двигателя и условий эксплуатации.
Процесс молекулярно-механического изнашивания наиболее вероятен в верхней части цилиндра, где вследствие недостаточного количества масла, малой скорости поршня, высоких температур и давлений нарушается непрерывность масляной пленки и в отдельных точках возникает схватывание поверхностей трущихся пар. На остальной части цилиндра, преобладает гидродинамическая смазка, при этом контакт металлических поверхностей имеет единичный характер и не оказывает определяющего влияния на их износ, интенсивность молекулярно-механического изнашивания зависит от скоростей перемещения трущихся поверхностей, температуры и давлений. При их неблагоприятном сочетании интенсивность схватывания резко увеличивается и может возникнуть задир.
Процесс коррозионно-механического изнашивания состоит во взаимодействия металла поверхностей трения деталей с компонентами коррозионно–агрессивных веществ – газообразных и жидких продуктов сгорания топлива, окисления масел, а также воды. Коррозия деталей в ряде отработавших газов, имеющих высокую окислительную способность, зависит от температуры корродирующей поверхности и может быть сухой газовой или влажно-электрохимической. Электрохимической коррозии могут подвергаться главным образом цилиндры и поршневые кольца, газовой – выпускные клапаны и седла. Коррозионно-механический износ состоит обычно из двух фаз – фазы воздействия агрессивного вещества на металл с образованием непрочной пленки окислов и последующей фазы – удаления этой пленки в результате трения. Частицы окислов, снятые с поверхности, имеют значительно большую твердость, чем основной металл, и поэтому в дальнейшем могут действовать как абразивы.
Интенсивность коррозионно-механического изнашивания должна увеличиваться при повышении теплового режима двигателя и увеличении содержания серы в топливе.
Абразивное изнашивание деталей цилиндропоршневой группы вызывается в основном частицами минерального происхождения, проникающими в двигатель различными путями. Пылевые частицы, поступающие в цилиндр вместе с воздухом и топливом, прежде всего, изнашивают верхнюю часть цилиндра, первое компрессионное кольцо и его канавку в поршне. Следует отметить, что часть пыли, поступившей в цилиндры и затем попавшей в картерное масло, практически не вызывает изнашивания подшипников коленчатого вала. Под действием пыли такой же дисперсности, проникающей из атмосферы в картер двигателя через систему вентиляции картера, различные неплотности и при загрязнении свежего масла, максимальный износ имеет средняя часть цилиндров и маслосъемные кольца, а также подшипники коленчатого вала.
Влияние на абразивное изнашивание металлических частиц в виде продуктов естественного износа и углеродистых частиц загрязнения масла, циркулирующих в системе смазки, до настоящего время не ясно.
Цилиндры изнашиваются неравномерно как по образующей, так и в поперечном направлении. Неравномерность износа по образующей обусловлена разным количественным соотношением износов различных видов, неодинаковой температурой и толщиной масляной пленки, изменением давления поршневых колец, загрязнением масла, воздуха, топлива, поступающих в цилиндры. Максимальный износ по образующей находится в зоне остановки кольца, когда поршень находится в верхнем положении, и в основном зависит от условий работы двигателя и его режимов.
Неравномерность износа цилиндров в сечении перпендикулярном к его оси, зависит от направлений потока горючей смеси и ее загрязненности, неравномерности температуры цилиндров по окружности и давления поршневых колец, деформации цилиндра и т.п. Зона наибольшего износа по окружности обычно расположена в стороне, противоположной впускному клапану, что обусловлено поступлением в данную зону наибольшего количества горючей смеси вместе с абразивными частицами пыли и другими примесями.
В плоскости, перпендикулярной к оси коленчатого вала, цилиндры изнашиваются в 1,05–1,6 раза больше, чем в плоскости, параллельной его оси.
Поршневые кольца изнашиваются в радиальном направлении и по высоте. Наибольшую интенсивность изнашивания в радиальном направлении имеют концы колец у стыка. По высоте кольца изнашиваются примерно одинаково по всему периметру. Максимальный износ имеют первые компрессионные кольца, работающие при высоких давлениях и температурах, часто при недостаточной смазке. Работоспособность маслосъемных колец ограничивается их радиальным износом. Их удельные давления на стенки цилиндров от сил упругости колец в 2–4 раза больше удельных давлений компрессионных колец, что и определяет повышенный износ их кромок и потерю способности сбрасывать излишки масла со стенок цилиндра.
Элементом, имитирующим износ поршня, обычно является износ его канавки под верхним компрессионным кольцом. Интенсивность изнашивания юбки поршня вследствие низких удельных давлений и удовлетворительных условий смазки невелика. На величину и характер износа сопряжения канавка поршня – кольцо оказывают влияние геометрия канавки и кольца, материалы, из которых изготовлены поршень (или вставка кольцедержателя) и кольца, а также уровень тепловой и механической напряженности двигателя, качество смазочного масла, запыленность воздуха и т.п.
Наиболее характерным является повышенный износ торцовых поверхностей вблизи наружных кромок канавок и ее дна, а также округление кромок. Основной причиной изнашивания торцовых поверхностей колец и канавок поршня является движение одной поверхности относительно другой при перекладках поршня, местные деформации и неравномерности износа цилиндра с прижатием кольца к торцам под действием давления газов, инерции и трения. Существенное влияние на износ канавки оказывает также деформация ее стенок. При переходе кольца от нижней стенки канавки к верхней и обратно износу поверхностей способствует абразив, находящийся в масле, а также пропущенный воздухоочистителем и проходящий через кольцевой пояс поршня с газами из камеры сгорания. При перемещении кольца в канавке абразив, прежде всего, разрушает мягкую алюминиевую канавку. Под действием окислительной среды отработавших газов и высокой температуры острые кромки микробороздок на алюминиевой поверхности окисляются в окислы алюминия с высокой микротвердостью, которые также изнашивают кольцо. При износах сопряжения поршня с кольцом резко повышается вибрация кольца в канавке. При этом в кольце возникают напряжения изгиба, вызывающие его поломку. Поршневые кольца могут терять подвижность в поршневых канавках не только вследствие износа, но и при использование некачественных масел, что обычно приводит к резкому увеличению прорыва газов в картер и, как следствие, к тяжелым последствиям – прогоранию поршня и задиру деталей цилиндропоршневой группы.
3 Детали газораспределительного механизма. В газораспределительном механизме изнашиваются места сопряжений пар кулачок – толкатель, клапан–седло, стержень клапана – направляющая втулка и подшипники кулачкового вала. В особенно тяжелых условиях работают две первые пары.
Износ пары выпускной клапан – седло обусловлен высокими температурами, достигающими 720–800 °С, высокими давлениями, имеющими ударный характер при посадке клапана на седло, а также биениями клапана относительно седла, возникающими в результате износа направляющей втулки клапана. Износ этого сопряжения приводит к потере его геометричности и прогоранию клапана.
Пара кулачок–толкатель работает в условиях высоких контактных давлений при скоростях скольжения, равных 2–5 м/с. Ее основными дефектами являются износ, задир и усталостное выкрашивание.
1.1.6 Порядок проведения работы
1) Получить у преподавателя задание по п. 2.1.2 для конкретной детали.
2) Изучить методический материал по п. 2.1.5, а также по литературным, периодическим и другим источникам информации.
3) Провести информационный поиск применительно к заданной детали и письменно описать ее служебное назначение, условия работы, обусловленные ими дефекты, явления, характеризующие возникновение дефектов и основные виды износа для этой детали.
4) После визуального обследования и структуроскопии детали установить виды дефектов, привести эскизы или фотографии детали и ее дефектов и описать их. Подготовить ответы в устной форме на контрольные вопросы.
1.1.7 Содержание отчета
В отчет рабочего журнала студента заносятся
1) Наименование работы, цель работы, вариант (название детали).
2) На основе проведенного информационного поиска привести письменное описание служебного назначения и условий работы детали, обусловленные ими дефекты, явления, характеризующие возникновение дефектов и основные виды износа для этой детали.
3) Привести эскизы или фотографии детали и ее дефектов и описать их, занеся данные в таблицу (рис. 1).
Таблица ___ - Описание дефектов и видов износа детали
| Наименование детали
| Вид дефекта
| Вид изнашивания
| Процесс изнашивания и краткое его описание
| Причина возникновения дефекта
| |
|
|
|
|
| |
|
|
|
|
|
| Рис. 1. Таблица для занесения данных по дефектам и видам износа для конкретной детали
1 Выводы. К каким последствиям приведет износ детали (по заданию преподавателя).
1.1.8 Контрольные вопросы
1) Дайте определение изнашивания, износа, скорости изнашивания, интенсивности изнашивания и износостойкости.
2) Назовите виды дефектов детали по заданию преподавателя.
3) Назовите основные причины и процессы, приводящие к дефектам деталей по функциональному назначению.
4) Какие существуют виды изнашивания (по заданию преподавателя)?
5) Назовите методы определения дефектов (видимых и с разборкой).
6) Какие вы знаете процессы изнашивания деталей газораспределительного механизма, и к каким последствиям они приведут?
7) Назовите основные причины снижения мощности автомобильных двигателей.
8) Назовите группы износа по условиям работы деталей, и приведите примеры, соответствующие каждой из этих групп (на примере поршневых колец).
9) Перечислите виды повреждений деталей (на примере гильзы блока цилиндров).
10) Назовите случаи, когда можно восстановить изношенные детали и основные способы их восстановления (на примере распределительного вала).
Лабораторная работа № 2 – ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРА ИЗНОСА ГИЛЬЗ ЦИЛИНДРОВ И ДЕФЕКТОВ БЛОКА ЦИЛИНДРОВ
1. Цель работы
На основании технических условий провести контроль и сортировку блока цилиндров и гильз, определить техническое состояние детали, дать заключение по отдельным дефектам; и по детали в целом, назначить способы устранения дефектов и содержание операций по подефектной (маршрутной) технологии, исследовать характер износа гильз, дать пояснения и оформить отчет по работе.
2. Оснащение рабочего места
2.1. Лабораторный стол – 1 шт.
2.2. Лупа четырехкратного увеличения – 1 шт.
2.3. Индикаторный нутромер НИ 18-50 ГОСТ 862-82 – 1 шт.
2.4. Штангенциркуль ШЦ-П-250-0,05 ГОСТ 166-80 – 1 шт.
2.5. Микрометр МК-100 ГОСТ 6607-78 – 1 шт.
2.6. Индикаторный нутромер НИ 80-100 ГОСТ 862-82 – 1 шт.
2.7. Блок цилиндров – 3 шт.
2.8. Гильзы – 8 шт.
2.9. Щуп – 1 шт.
2.10. Поверочная линейка – 1 шт.
3. Техника безопасности при выполнении лабораторной работы
3.1. В процессе выполнения работы бережно относиться к приборам и оснащению лаборатории, поддерживать в лаборатории порядок и чистоту.
3.2. Студентам запрещается переносить или передвигать блок цилиндров без разрешения преподавателя, разбирать приборы и измерительный инструмент. При необходимости перемещения блоков и гильз не допускать их падения на пол, т.к. это может привести к травмам.
3.3. По окончании выполнения работы рабочее место должно быть убрано, а измерительный инструмент и приборы переданы учебному мастеру или преподавателю.
4. Общие положения
Блок двигателя является его основной деталью и представляет собой отливку из чугуна различных марок, например, для двигателя СМД-14 Б чугун СЧ-18, КАМАЗ-740 – чугун СЧ-21, а двигателя Д-245 – чугун СЧ-24.
Материалом гильз чаще всего является также чугун. В процессе работы двигателя на блок цилиндров и гильзы воздействуют силы трения, внутренние напряжения в металле, вибрация, агрессивность среды и другие факторы. В результате действия названных сил рабочие поверхности изнашиваются, появляются отклонения от формы, взаимного расположения, задиры, риски, коррозия, а также механические повреждения в виде трещин, отколов, износов, срывов резьбы и другие дефекты. Рабочие поверхности (внутренние) изнашиваются независимо по длине и диаметру.
Основные дефекты блока: трещины на опорах вкладышей коренных подшипников и опорах шеек распределительного вала; трещины на стенках водяной рубашки, в перегородках и перемычках между отверстиями под гильзы, на плоскости прилегания нижней крышки картера; пробоины и трещины стенок масляного канала; трещины на крышках коренных подшипников; пробоины стенок рубашки охлаждения или боковых нижних поверхностей; коробление поверхности прилегания к головке блока; несоосность опор под вкладыши коренных подшипников, отверстий под шейки распределительного вала; неперпендикулярность оси отверстий под гильзы цилиндров к общей оси опор коренных подшипников коленчатого вала; износ торцевой поверхности гнезда под верхний бурт гильзы цилиндра; износ поверхности отверстий под толкатели; износ, несоосность, овальность, конусность или повреждение поверхности отверстий под вкладыши коренных подшипников; износ верхнего и нижнего посадочных поясков под гильзу цилиндров; кавитационные раковины на поверхности нижнего посадочного пояска под гильзу цилиндра, коррозионный или кавитационный износ поясков под резиновое уплотнение гильз; износ, забитость или срыв резьбы; облом шпилек и другие дефекты.
Гильзы цилиндров могут иметь такие дефекты: трещины, обломы, задиры на внутренней поверхности; износ внутренней поверхности в сопряжении с поршнем; износ поверхности гильзы по наружному диаметру нижнего и верхнего посадочных поясков, кавитационный износ наружной поверхности.
Возможность ремонта и выбраковки блока и гильз цилиндров регламентируется техническими ус
|