РЕМОНТ ШАТУННО-ПОРШНЕВОЙ ГРУППЫ ДИЗЕЛЕЙ ТИПА ПД4. Битенев Д.А.-ЛТ-2-70545 ПРПС КСР. Бюджетное образовательное учреждение высшего образования
 Скачать 330.25 Kb.
|
|
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ «ОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ» (ОмГУПС (ОмИИТ)) Кафедра: «Локомотивы» РЕМОНТ ШАТУННО-ПОРШНЕВОЙ ГРУППЫ ДИЗЕЛЕЙ ТИПА ПД4 Курсовая работа по дисциплине «Производство и ремонт подвижного состава» Студент гр. 77ЛТ-2-70545 _______________/Д.А. Битенев Руководитель: Директор ИПКП доцент кафедры «Локомотивы» канд. техн. наук, доцент ______________/В.К. Фоменко Омск 2022 СОДЕРЖАНИЕ 1. Введение………………………………………………………………………...3 2. Назначение шатунно-поршневой группы дизеля ПД4, конструкция и условия ее работы в эксплуатации……………………………………………….5 3. Основные работы, выполняемые при техническом обслуживании и текущем ремонте шатунно-поршневой группы дизеля ПД4………………..…7 4. Демонтаж и разборка шатунно-поршневой группы дизеля ПД4………….11 5. Очистка деталей и узлов шатунно-поршневой группы дизеля ПД4……....12 6. Дефектация деталей шатунно-поршневой группы дизеля ПД4 и выбор способа их восстановления…………………………………………………..….14 7. Сборка шатунно-поршневой группы дизеля ПД4…………………………..15 8. Обкатка и испытание шатунно-поршневой группы дизеля ПД4..…………16 9. Технологическое оборудование для ремонта шатунно-поршневой группы дизеля ПД4…………………………………………………………………….…17 10. Составление технолого-нормировочной документации для ремонта шатунно-поршневой группы дизеля ПД4…………………....……………….. 18 Библиографический список……………………………………………………. 61 1. ВВЕДЕНИЕ Тепловоз ТЭМ18ДМ относится к маневровым тепловозам и предназначен для обслуживания производств, небольших станций. Кроме этого, тепловозы с удовольствием используются РЖД для решения мелких задач и транспортировок между станциями, работы на самой станции. Маневровый тепловоз ТЭМ18ДМ был выпущен ещё в 2004 году, со временем начали выходить новые модификации этого транспорта. Завод, который занимается разработками тепловоза, находится в Брянске. По сравнению со своими аналогами техника экономно использует ресурсы, что позволяет сократить расходы на её содержание. До сегодняшнего дня было выпущено 1400 штук тепловозов этого образца. Тепловоз получил новую, усовершенствованную кабину машиниста. Персоналу работать на тепловозе удобно, есть доступ ко всему оборудованию. Поэтому, если случается какая-то неполадка, то она быстро устраняется. Техника адаптирована для работы в условиях отечественного климата. Тепловоз может спокойно работать в мороз до – 50-ти градусов, поэтому его часто используют в северных регионах страны. Верхний предел температуры, который может выдержать техника, составляет 40 градусов. Но, даже если наблюдается небольшое её превышение, то с техникой ничего не случится. Тепловоз получил новую компактную форму, модифицированную кабину машиниста. Разработчики позаботились о безопасности состава, управлять им стало проще, можно сразу следить за неполадками и оперативно их исправлять. Кроме этого кабина машиниста была увеличена в размерах, что позволяет облегчить труд персонала. При производстве состава был поставлен дизель нового поколения 1-ПД4Д. Он обладает большей экономностью и эффективностью. Производитель дизеля Пензадизельмаш позаботился о том, чтобы использовать оборудование можно было без радиаторных, которые бы охлаждали масло. Для охлаждения системы есть специальный теплообменник, который уже есть в дизельной установке. Более того, в системе есть специальный вентилятор, который охлаждает секции. В кабине машиниста есть система микроклимата, управлять тепловозом можно как руками, так и через компьютер. Такая система позволяет обеспечить дополнительную безопасность состава и персонала. В том случае, если одна система дает сбой, вторая продолжает работает бесперебойно. Также на тепловозе есть система бортового сохранения энергии. Вся начинка тепловоза позволяет сократить расход топлива, а, значит, использование тепловоза данной модификации становится выгодно. Согласитесь, что пара сотен литров топлива стоит недёшево и в пересчёте на деньги идёт неплохая экономия. Локомотивной бригаде работать на тепловозе удобно и безопасно, есть возможность исправлять все неполадки и неточности своевременно. Обеспечивается доступ ко всем частям локомотива и его дополнительному оборудованию. Маневровые тепловозы модификации ТЭМ18ДМ получили специальный сертификат, который говорит о качестве техники и дает допуск на её работу по территории России, стран СНГ и Балтики. Один из тепловозов данной марки используется на предприятии Запорожсталь и других известных объектах. Более того, модель неоднократно продавалась за границу. 2. НАЗНАЧЕНИЕ ШАТУННО-ПОРШНЕВОЙ ГРУППЫ ДИЗЕЛЯ ПД4, КОНСТРУКЦИЯ 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. 3. ОСНОВНЫЕ РАБОТЫ, ВЫПОЛНЯЕМЫЕ ПРИ ТЕХНИЧЕСКОМ ОБСЛУЖИВАНИИ И ТЕХНИЧЕСКОМ РЕМОНТЕ ШАТУННО-ПОРШНЕВОЙ ГРУППЫ ДИЗЕЛЯ ПД4 Характеристика дефектов деталей ШПГ, способы их определения и устранения Поршни изготавливаются, как правило, из алюминиевых сплавов АЛ 4, АЛ 10В твердостью НВ 100—130. Их основными дефектами являются износ канавок под поршневые кольца, износ отверстий бобышек под поршневой палец, износ и задиры юбки поршня. У поршня измеряют диаметры юбки, отверстия в бобышках и ширину канавок под поршневые кольца. Диаметры юбки поршня измеряют микрометром в плоскости качения шатуна и плоскости оси бобышек в двух сечениях. Диаметры бобышек измеряют нутромером в вертикальной и горизонтальной плоскостях вблизи канавок для стопорных колец. При износе канавок поршневых колец по ширине более 0,2 мм поршень выбраковывают. Износ отверстий в бобышках устраняется развертыванием отверстий под увеличенный палец. Поршневые пальцы изготавливаются из стали 20Х, 32ХНЗА с последующей цементацией или из сталей 40, 45 с последующей закалкой. Твердость поверхности НРС 56— 65. Основным дефектом пальцев является износ поверхностей сопряжения с втулкой верхней головки шатуна или бобышек поршня. Диаметры поршневого пальца измеряют микрометром в двух взаимно перпендикулярных плоскостях в местах сопряжения его с бобышками и втулкой верхней головки шатуна. Восстановление поршневых пальцев осуществляется гальваническим наращиванием (хромирование, железнение), пластическим деформированием (раздачей) с последующей термической и механической обработками. Шатуны изготавливаются из сталей 45Г2, 40Х, 40, 45 с последующей закалкой и высокотемпературным отпуском до твердости НВ 207—289. Основными дефектами шатунов является изгиб и скручивание стержня, износ поверхности отверстия верхней и нижней головок, поверхностей разъема нижней головки, поверхностей под головку и гайку шатунного болта. Проверку диаметров головок производят индикаторным нутромером. Изгиб и скручивание шатуна проверяют при помощи приспособления КИ-724, предварительно собрав шатун с крышкой нижней головки (без вкладышей и втулки верхней головки). Для шатунов двигателей всех марок изгиб не должен превышать 0,04 мм, а скручивание 0,06 мм на длине 100 мм (расстояние между контрольными штифтами). Шатуны правят методом обратного деформирования на специальных приспособлениях или под прессом. Для снятия остаточных напряжений шатуны после правки стабилизируют. При этом их нагревают в электрической печи до 400—450°С, выдерживают при этой температуре 0,5—1,0 ч и затем медленно охлаждают на воздухе. Износ поверхности нижней головки шатуна устраняют шлифованием плоскости разъема крышки с последующей расточкой нижней головки. При этом с крышки снимают слой металла толщиной 0,20—0,30 мм. Верхнюю и нижнюю головки шатуна растачивают на станке УРБ-ВП-М. Овальность и конусность не должны превышать 0,02 мм. После восстановления отверстия верхней головки шатуна производят запрессовку втулки с последующим растачиванием. При расточке восстанавливают расстояние между осями верхней и нижней головок шатуна смещением центра расточки втулки. После расточки внутренняя поверхность, втулки раскатывается. Втулки верхней головки шатуна изготавливаются из бронзы различных марок. Основными дефектами втулок является износ внутренней поверхности и ослабление посадки в верхней головке шатуна. Восстановление осуществляется пластическим деформированием (осадкой, раздачей) или гальваническим наращиванием (меднением). Восстановленную или новую втулку запрессовывают в верхнюю головку шатуна. Запрессованные втулки предварительно растачивают с припуском на раскатывание 0,025—0,050 мм. Ролики и втулки при раскатке обильно смазывают дизельным топливом. Овальность и конусность не должны превышать-0,005 мм. Комплектование деталей ШПГ двигателя. Детали ШПГ изготавливают по высокому классу точности. Сопряжения их имеют узкие пределы допустимых зазоров, что требует малого поля допуска на изготовление, что экономически нецелесообразно, поэтому детали ШПГ изготавливают с более широкими допусками и разбивают на три группы. Соединением деталей одной и той же группы (селективная сборка) добиваются заданных значений зазоров. Кроме этого, детали ШПГ работают в условиях высоких скоростей и значительных знакопеременных нагрузок, поэтому несбалансированность движущихся деталей приводит к ускоренному аварийному износу и возможному отказу. Чтобы обеспечить динамическую сбалансированность кривошипно-шатунного механизма, поршни и шатуны одного комплекта подбирают по массе. Разница в массе шатунов различных двигателей обычно допускается в пределах 8—15 г, а разница в массе поршней не должна превышать 10 г. Обозначение размерной группы и веса деталей приводится непосредственно на деталях. Вместо полной массы на деталях некоторых марок двигателей нанесены 2—3 цифры, обозначающие соответственно сотни, десятки, единицы граммов. Подбор поршневых колец осуществляют по канавкам поршня и зазору в стыке. В зависимости от марки двигателя зазоры бывают величиной 0,03—0,25 мм. Верхнее компрессионное кольцо ставят с большим зазором. Величину зазора проверяют щупом. Правильно подобранное кольцо должно свободно перемещаться в канавках и утопать под действием собственного веса. Зазор в замке проверяется постановкой кольца в гильзу и последующим измерением. 4. ДЕМОНТАЖ И РАЗБОРКА ШАТУННО-ПОРШНЕВОЙ ГРУППЫ ДИЗЕЛЯ ПД4 Поршень устанавливают в верхнее положение. У шатунных болтов вынимают шплинты, отвёртывают гайки. Для отвёртывания и завёртывания гаек пользуются ключом-звёздочкой. Снимают нижнюю крышку шатуна с нижним вкладышем. К поршню привёртывают съёмную скобу и вместе с шатуном приподнимают его краном, после чего вынимают верхний вкладыш нижней головки шатуна. Далее поршень вместе с шатуном вынимают из цилиндра и устанавливают на стеллаж. У поршней снимают все кольца, для чего используют клещи, представляющие собой ленту, концы которой укреплены на рукоятках, снабжённых выступами, упирающимися в концы снимаемого кольца. Клещи для снятия и надевания поршневых колец далее при помощи приспособления снимают заглушки поршневого пальца. Оно состоит из скобы с запрессованной втулкой, в которой вращается винт, снабжённый гайкой и маховичком. Маховичок служит для ввёртывания винта в нарезанное отверстие заглушки. Гайка снабжена рукоятками, укреплёнными штифтами. После выпрессовки заглушек из поршня удаляют палец, для чего обычно пользуются приспособлением. Тарелка приспособления выжимает палец при помощи винта, снабжённого рукояткой, и стакана. 5. ОЧИСТКА ДЕТАЛЕЙ И УЗЛОВ ШАТУННО-ПОРШНЕВОЙ ГРУППЫ ДИЗЕЛЯ ПД4 В ремонтном производстве наибольшее применение нашли механические, физико-химические и термические способы удаления загрязнений с поверхностей деталей, сборочных единиц и агрегатов. Сущность механических способов заключается в очистке поверхности детали от нагара, следов коррозии, старой краски или других загрязнений, вручную, скребками, шкуркой, щетками, механизированным инструментом с помощью щеток, твердыми и мягкими абразивными материалами. При физико-химических способах очистки деталей на загрязнения воздействует активная очищающая среда. В качестве очищающей среды используют водные растворы каустической соды, кальцинированной соды с присадкой эмульгаторов и с противокоррозионными, а также синтетические моющие средства, основу которых составляют поверхностно-активные вещества. Эффективность синтетически моющих средств в 3 — 5 раз выше эффективности растворов едкого натра. Поршни очищают. Для размягчения нагара на поршне применяется подогретый до 90-100° раствор следующего состава по весу (в %): жидкое стекло — 1, кальцинированная сода — 1, мыло — 1, хромпик — 0,1, вода — остальное. После выдержки в растворе в течение 60-90 мин поршни опускают для промывки в ванну с холодным раствором того же состава. У вынутых поршней оставшийся нагар удаляют жёсткими волосяными щётками и деревянными палочками. Если нагар полностью очистить не удаётся, то промывку поршня повторяют. Раствор заменяют после промывки 10-20 поршней. Очистку производят физико-химическим способом, помещают в ванну с применением ультразвука генератора типа УЗВ-18 с использованием раствора марки Лабомид-201. При очистке ультразвуком у очищаемых поверхностей деталей создается интенсивное колебание раствора за счет ударных волн, возникающих при пропускании через раствор ультразвука. Под действием ультразвука в растворе образуются области сжатия и разрежения, распространяющиеся по направлению ультразвуковых волн. В зоне разрежения, на границе между поверхностью детали и жидкостью, образуется полость, куда под действием местного давления из пор капилляров выталкивается раствор и загрязнение. Через полпериода колебаний в том же месте образуется область сжатия. В результате происходит гидравлический удар, способный создавать большое мгновенное местное давление, намного превышающее исходное, вызванное распространением ультразвуковых колебаний. Это явление сопровождается характерным шумом. Благодаря большой частоте ультразвуковых колебаний процессы повторяются до 20000 раз в 1 с. Под действием раствора и гидравлических ударов жировая пленка на поверхности детали разрушается, загрязнения превращаются в эмульсию и уносятся вместе с раствором. Скорость и качество ультразвуковой очистки зависят от химической активности и температуры раствора, а также удельной мощности ультразвука. |