Организация ремонта строительнодорожных машин
 Скачать 4.41 Mb.
|
|
Глава IX Типовые технологические процессы ремонта деталей и сборочных единиц 9.1. Производственный процесс ремонта двигателей Ремонт двигателей является объективной потребностью и экономиче- ски выгодной областью предпринимательской деятельности. Современный зарубежный опыт показывает, что отремонтированные двигатели обладают таким же ресурсом, как и новые. При этом их стоимость составляет в сред- нем 60…65 %. Этим объясняется тот факт, что за рубежом спрос на отре- монтированные двигатели и другие агрегаты при ремонте автомобилей в 4 раза превышает спрос на новые агрегаты. Качество ремонта и его эконо- мическая эффективность могут быть обеспечены только при правильном построении технологического процесса, использовании прогрессивных ор- ганизационных форм и современной технологии и оборудования. Общая схема технологического процесса ремонта, характерная для индивидуального ремонта, существенно отличается от принятой схемы процесса ремонта на крупных ремонтных предприятиях, проводящих обезличенный ремонт агрегатов. После ремонта машины, общей чистки, мойки и демонтажа прово- дится наружная мойка двигателя с последующей его разборкой. Технологический процесс разборки может быть организован на од- ном рабочем месте или на поточной линии. Последний вариант организа- ции технологического процесса применяется на крупных мотороремонт- ных предприятиях с небольшой номенклатурой ремонтируемых агрегатов. При небольших разномарочных производственных программах ис- пользуют универсальные посты разборки–сборки, оснащенные стендами– кантователями, позволяющими обеспечить удобный доступ к основным частям двигателя. Стенды–кантователи могут быть универсальными, пе- ренастраиваемыми для работы с двигателями различных моделей, а также специальными. Специальные кантователи применяются в основном для двигателей специфической конструкции, например оппозитных. Для проведения разборочных работ требуется применять профес- сиональное высококачественное технологическое оснащение. Плохое тех- нологическое оснащение разборочных работ приводит к увеличению тру- доемкости разборки и вызывает дополнительные повреждения деталей. Необходимо исключить применение недопустимых методов разборки с использованием ударных воздействий на детали, при которых дополни- тельно к дефектам, возникающим у деталей в процессе эксплуатации, до- 244 бавляются «разборочные» дефекты (деформация, разрушение и т.д.). Эти дефекты дополнительно увеличивают объем восстановительных работ и долю отбракованных деталей. При выборе инструмента и другой техноло- гической оснастки необходимо учитывать, что усиливание отворачивания резьбовых соединений и распрессовки сопряжений с натягом в среднем на 15…20 % выше усилий при их сборке. Большую номенклатуру профессионального универсального и спе- циализированного инструмента выпускают многие фирмы, которые пред- лагают не только сотни наименований и типоразмеров инструментов, но и специально подобранные комплекты, предназначенные для выполнения определенного комплекса разборо–сборочных работ для двигателей опре- деленного семейства (фирмы–производителя). Наиболее важным является применение специальных съемников, обеспечивающих сохранность де- монтируемых деталей. Передовые инструментальные фирмы выпускают универсальные гаечные ключи и головки новой конструкции, имеющие специальный профиль рабочей поверхности, который в отличие от тради- ционного не концентрирует усилие на ребре гайки или головке болта, а распределяет его на поверхности грани, обеспечивая сохранность крепеж- ных деталей и высокую производительность труда. Выпускается также универсальный инструмент, предназначенный для работы с метрическими и дюймовыми крепежными деталями. Многие зарубежные фирмы используют специальные крепежные де- тали, требующие для работы с ними специальный инструмент. Это объяс- няется не только более высокой эффективностью и компактностью новых крепежных деталей по сравнению с традиционными шестигранными го- ловками болтов. В этом случае проявляется стремление фирмы– производителя исключить попытки ремонта двигателей на плохо осна- щенных ремонтных предприятиях, не обеспеченных профессиональным оборудованием, инструментом, технической информацией и подготовлен- ным персоналом. При индивидуальном ремонте детали и узлы разобранного двигателя не обезличиваются и укладываются в специальный контейнер для после- дующей сборки двигателя. Отбракованные детали должны быть возвраще- ны заказчику. Ряд деталей не раскомплектовывается из соображений со- хранения их взаимного расположения (детали, которые при производстве обрабатываются в сборе). Например, в двигателе не раскомплектовываются блок цилиндров и крышки коренных подшипников, шатуны и крышки шатунов, головка ци- линдров и крышки опор распределительного вала. Не рекомендуется рас- комплектовывать коленчатый вал и маховик. При разборке целесообразно маркировать сопряженные детали, обозначая их принадлежность и взаим- ное расположение. 245 Очистка деталей. Детали двигателей имеют различные виды экс- плуатационных загрязнений, которые должны быть в процессе ремонта полностью удалены. На первом этапе производится общая мойка деталей аналогично то- му, как осуществляется мойка двигателя. В процессе общей мойки с по- верхности деталей удаляются масляные пленки. Кроме масляных пленок, детали имеют сложные виды загрязнений, не удаляемые общей мойкой, к которым относятся нагар, накипь, смолистые отложения. Нагар образуется на днище и жаровом поясе поршня, в верхней части цилиндра, на поверх- ностях камер сгорания и выпускных каналах головки цилиндров, на кла- панах, распылителях форсунок, свечах зажигания, свечах накаливания, де- талях турбокомпрессора. Накипь образуется в системе охлаждения двига- телей (с жидкостной системой охлаждения). Слой накипи откладывается на поверхностях рубашки охлаждения блока цилиндров и головки цилин- дров, в радиаторе, термостате и других деталях. При этом значительно снижается эффективность работы системы охлаждения. Применение со- временных охлаждающих жидкостей исключает образование накипи. Смолистые отложения образуются на деталях, длительное время имеющих контакт с маслами и топливом. Смолистые отложения умень- шают сечение масляных каналов и сокращают поступление смазочного материала к трущимся поверхностям. Образование смолистых пленок на деталях топливной аппаратуры может значительно сократить подачу топ- лива через отверстия малого диаметра (жиклеры, отверстия распылителей форсунок, дозирующие системы аппаратуры впрыска бензина), таким об- разом нарушив их работу. Сложные виды загрязнений удаляются в результате применения спе- циальных технологий очистки деталей. Все загрязнения должны быть уда- лены перед контролем деталей. При очистке деталей сложной конструк- ции (блоки цилиндров, головки цилиндров, коленчатые валы и т.д.) необ- ходимо обязательно производить дополнительно промывку масляных ка- налов. Контроль технического состояния и сортировка деталей. По ре- зультатам контроля состояния детали двигателя сортируются на три ос- новные структурные группы: детали, годные без восстановления; детали, подлежащие восстановлению; детали, подлежащие выбраковке. К первой группе относятся детали, которые не имеют ни одного де- фекта, т.е. их параметры соответствуют требованиям нормативной доку- ментации. Детали, имеющие один или несколько дефектов, которые могут быть технологически устранены и их устранение экономически целесооб- разно, относятся ко второй группе. Третья группа – детали, имеющие де- фект или дефекты, которые технологически невозможно или экономиче- ски нецелесообразно устранить. К этой группе относятся невосстанавли- 246 ваемые детали с ограниченным сроком службы, которые обязательно за- меняют при ремонте: фильтры, приводные ремни, шланги, стопорные де- тали, свечи зажигания, вкладыши коренных и шатунных подшипников, упорные подшипники, прокладки, сальники и другие уплотнения. При частичном ремонте двигателя заменяются не все, а только часть названных деталей. Годные без восстановления детали составляют примерно 20…25 %. Повторно используются после восстановления примерно 40…45 % дета- лей. Их стоимость составляет от 40 до 80 % стоимости новых; средняя стоимость восстановленных деталей составляет 60 %. Технология восстановления позволяет обеспечить 100 %–й ресурс восстановленных деталей. Основные дорогостоящие отбракованные детали (если они не заме- нялись по гарантии) должны быть возвращены заказчику. При проведении гарантийного ремонта дефектные детали, узлы и агрегаты остаются в рас- поряжении ремонтного предприятия для их последующего предъявления изготовителю. В процессе эксплуатации детали ДВС работают в различных услови- ях, испытывают различные по назначению и характеру нагрузки, контак- тируют с сопряженными деталями, рабочими жидкостями, газами, окру- жающей средой. В результате протекающих процессов изменяются разме- ры, форма деталей, взаимное расположение поверхностей и осей, шерохо- ватость поверхности, физико–механические свойства материалов и другие характеристики деталей. Нормативная документация содержит требования к основным пара- метрам деталей, определяющим их качество. Отклонение параметра от ус- тановленных значений является признаком появления соответствующего дефекта. Основным нормативным документом, регламентирующим процесс контроля деталей при ремонте, являются «Технические условия на кон- троль и сортировку». Такая документация имеется для машин отечествен- ного производства. Для машин иностранного производства такая инфор- мация в полном объеме отсутствует. Частично она может быть получена в справочниках фирм и руководствах по техническому обслуживанию и ре- монту машин, которые имеются у официальных дилеров. В процессе эксплуатации детали двигателей приобретают следую- щие основные дефекты: износ, деформацию, разрушение, коррозионные повреждения, эрозионные повреждения, кавитационные повреждения, оп- лавление материала, прогар. Контроль деталей начинается с внешнего осмотра. Для контроля большинства параметров используются обычные измерения с помощью универсального или специализированного инструмента. Наличие мелких, 247 невидимых трещин проверяется с помощью опрессовки, метода красок, люминесцентного метода, магнитной дефектоскопии. Для проверки герметичности систем охлаждения двигателя (блока цилиндров, головки цилиндров) наиболее часто используется метод оп- рессовки. Наличие и место расположения трещин определяется по подте- канию жидкости или выходу воздуха. Используется также метод, при ко- тором измеряется скорость падения давления в системе. Для этого в сис- тему предварительно закачивается воздух под определенным давлением. При этом методе определяется отсутствие герметичности, но не устанав- ливается место расположения дефекта. Другие способы обнаружения тре- щин редко используются в практике ремонта. Запасные части. При ремонте в процессе сборки двигателя исполь- зуются три группы деталей: новые; восстановленные; бывшие в употреб- лении, но годные к повторному использованию без ремонтных воздейст- вий. Использование деталей второй и третьей групп является важным фак- тором экономической эффективности ремонта. По данным отечественных и зарубежных источников, стоимость восстановленных деталей составляет обычно от 25 до 80 % стоимости новых. При этом меньшая доля относится к наиболее сложным и дорогим деталям двигателя. Детали, бывшие в экс- плуатации, но сохранившие все свойства, необходимые для дальнейшего их использования, имеют стоимость 10…25 % стоимости новых (учитывая затраты на разборку агрегата, очистку и контроль деталей). Новые детали используются для восполнения потерь деталей из-за их выбраковки. Выбраковываются детали, которые по технологическим, экономическим соображениям или соображениям безопасности не могут быть восстановлены. Полностью выбраковываются уплотнительные эле- менты (прокладки, сальники, маслосъемные колпачки и др.), стопорные элементы (шплинты, пружинные и стопорные шайбы и т.п.), фильтры или сменные фильтрующие элементы. Эти детали не очищаются и не контро- лируются. Другие отбракованные детали сначала демонтируют, затем очищают, контролируют, что увеличивает фактическую стоимость запас- ных частей, используемых для замены отбракованных. Поэтому из сооб- ражений экономики, снижения себестоимости ремонта целесообразно стремиться к освоению восстановления максимально широкой номенкла- туры деталей. Рынок новых запасных частей состоит из двух основных секторов: оригинальных и неоригинальных запасных частей. Оригинальными запасные части считаются, если продукция данного производителя используется при сборке новых двигателей и эти же изде- лия поставляются на рынок запасных частей. Сектор рынка оригинальных запасных частей делится на две части: 248 детали и сборочные единицы, произведенные самим предприятием, осуществляющим сборку двигателя, т. е. головным предприятием; детали и сборочные единицы, произведенные другими предпри- ятиями, осуществляющими поставки своей продукции головным предпри- ятиям–сборщикам агрегатов в качестве комплектующих. Современный уровень организации производственного процесса в машино – и двигателестроении характеризуется высокой специализацией производителей и широкой кооперацией. Современные головные пред- приятия, осуществляющие сборку машин, самостоятельно выпускают от 20 до 35 % всей номенклатуры запчастей. Остальные запчасти поставля- ются по кооперации. Одна и та же деталь поставляется головному пред- приятию несколькими производителями. Этим головное предприятие соз- дает конкурентную среду между поставщиками и страхуется от возмож- ных сбоев в поставах. Все эти поставщики относятся к производителям оригинальных запчастей. Оригинальные запасные части имеют наиболее высокую цену и ха- рактеризуются высоким и стабильным качеством. Неоригинальные запасные части выпускаются предприятиями, не поставляющими свою продукцию заводам–производителям машин (двига- телей), а работающими только на рынок запасных частей. Эти изделия имеют более низкую цену (от 50 до 80 % стоимости оригинальных частей) и широкий диапазон параметров качества. Правильный выбор на рынке запасных частей в каждом конкретном случае позволяет обеспечить высокое качество ремонта и минимизировать затраты. В случаях использования при ремонте неоригинальных запасных частей необходимо получить на это согласие заказчика. В любом случае в соответствии с действующими правилами оказания услуг (выполнения ра- бот) по техническому обслуживанию и ремонту машин ремонтная органи- зация несет ответственность за качество используемых ею запасных час- тей и материалов. Если для проведения ремонта заказчик самостоятельно предоставляет запасные части и материалы, то ремонтное предприятие должно убедиться в их пригодности. В случае их непригодности заказчик должен быть об этом проинформирован, а ремонтные работы приостанов- лены. Продолжение работ в данном случае возможно по решению заказ- чика. В документации на ремонт делается соответствующая запись. При проведении гарантийных ремонтов используются только новые оригинальные части. Не допускается ремонт базовых деталей узлов и аг- регатов. В случае возникновения дефекта базовой детали весь агрегат (узел) подлежит замене. Авторизованные ремонтные организации фирмы– изготовителя используют только оригинальные части. Восстановленные детали должны обладать высоким качеством, не отличающимся от качества новых деталей. Мировая практика подтвер- 249 ждает реальную возможность обеспечения качества восстановленных час- тей на уровне новых и даже выше. При этом обеспечивается высокая эко- номическая эффективность ремонтного производства. Восстановлению подвергаются наиболее сложные и дорогие детали. Стоимость восстанов- ленных деталей и узлов составляет от 40 до 80 % стоимости новых. На рынке запасных частей промышленно развитых стран существует устой- чивый спрос на восстановленные детали и узлы, используемые при ремон- те. Заказчик должен быть поставлен в известность и дать согласие на ис- пользование восстановленных деталей при ремонте агрегата. При этом га- рантийные обязательства ремонтной организации не снижаются по срав- нению с требованиями нормативной документации, а себестоимость ре- монта существенно уменьшается. Детали, годные к повторному использованию без ремонтных воздей- ствий, т. е. бывшие в эксплуатации и сохранившие все свойства, составля- ют примерно 20…25 % общего количества деталей. Эти детали должны не только обеспечивать работоспособность агрегата на момент ремонта, но и обеспечить заданный ресурс изделия. 9.2. Типовой технологический процесс восстановления корпусных деталей Большая часть корпусных деталей в результате износа теряет не более 2 % своей массы, наиболее сложные и металлоемкие детали – менее 1 % массы. Их прочностные характеристики, физико-механические свой- ства не снижаются. При восстановлении должны быть обеспечены тре- буемые размеры, форма, взаимное расположение поверхностей и осей, шероховатость поверхностей и другие параметры деталей. Общие принципы проектирования технологического процесса вос- становления деталей предполагают выбор наиболее рациональных техно- логических способов устранения дефектов и построение общей оптималь- ной последовательности технологических операций: технологических спо- собов устранения дефектов и построение общей оптимальной последова- тельности технологических операций: устранение общей деформации де- талей, восстановление технологических баз, подготовительные операции перед нанесением металлопокрытий и полимерных материалов, нанесение покрытий, черновая обработка восстанавливаемых поверхностей, чистовая обработка восстанавливаемых поверхностей, финишные операции, кон- троль качества, мойка деталей. Используются два основных подхода к проектированию технологи- ческих процессов: подефектная технология и маршрутная технология. При подефектной технологии проектируются отдельные технологи- ческие процессы, каждый из которых нацелен на устранение одного или 250 нескольких связанных друг с другом дефектов, например, восстановление геометрической формы и размеров коренных опор блока цилиндров и уст- ранение их несоосности. При восстановлении конкретной детали, имею- щей несколько дефектов, выполняются последовательно технологические процессы по устранению каждого конкретного дефекта. В этом случае устраняются все имеющиеся у данной детали дефекты, но не обеспечива- ется оптимальная последовательность технологических операций. Это может привести к лишним затратам и не обеспечивает стабильного каче- ства продукции. Маршрутная технология предполагает общую последовательность выполнения операций по устранению всего комплекса дефектов. При этом обеспечивается высокое и стабильное качество восстановления деталей. Проектирование рабочего технологического процесса восстановления кон- кретных деталей наиболее удобно вести на основе типового процесса вос- становления деталей данной конструктивно–технологической группы. Ти- повые технологические процессы восстановления основных деталей ДВС приведены ниже. Важным вопросом для обеспечения качества восстановления дета- лей является назначение оптимальных завершающих операций, форми- рующих окончательно микрорельеф поверхности и обеспечивающих не- обходимую точность их обработки. При решении вопроса базирования деталей при выполнении техно- логических операций их обработки необходимо в максимальной степени использовать основные технологические базы, используемые при произ- водстве этих деталей. Следует учитывать, что все основные поверхности деталей, включая и базы, изношены, деформированы, имеют другие по- вреждения. Это создает дополнительные сложности при проектировании технологических процессов восстановления. К корпусным деталям ДВС относятся: блок цилиндров, головка бло- ка цилиндров, корпус масляного насоса и насоса системы охлаждения, впускные и выпускные трубопроводы, корпус топливного насоса высокого давления дизеля и т. п. Корпусные детали изготавливаются из чугуна или алюминиевых сплавов. Для изготовления деталей отечественных двигателей использу- ются серый чугун марок СЧ 15–32, СЧ 18–36 и др., модифицированный чугун МСЧ 32–52, алюминиевые сплавы АЛ4, АЛ9. Основными причинами появления деформации корпусных деталей являются следующие: 1. Релаксация внутренних остаточных напряжений; основным спо- собом получения заготовок корпусных деталей при их изготовлении явля- ется литье, при котором остывание заготовки происходит неравномерно по времени. Вследствие этого в одних элементах заготовки возникают 251 сжимающие, а в других – растягивающие внутренние остаточные напря- жения. В процессе механической обработки удаляются поверхностные слои металла, где и сконцентрирована большая часть остаточных напря- жений, что приводит к деформации детали. Оставшиеся после механиче- ской обработки напряжения снимаются в значительной степени в процессе эксплуатации. Процесс релаксации остаточных напряжений интенсифици- руется вибрацией и повышенной температурой. Снятие остаточных на- пряжений сопровождается деформацией детали. 2. Монтажные нагрузки, возникающие при сборке агрегата; под дей- ствием нагрузок, возникающих при сборке, например при затяжке резьбо- вых соединений, детали деформируются. Длительное воздействие этих на- грузок приводит к возникновению остаточной деформации, сохраняющей- ся у деталей после снятия монтажных нагрузок при разборке агрегата. 3. Температурные напряжения, возникающие вследствие повышен- ной температуры в процессе работы двигателя, особенно подвержены тем- пературной деформации детали из алюминиевых сплавов, например го- ловки цилиндров. 4. Внешние нагрузки, превышающие предел упругости. Причинами появления трещин и пробоин являются: 1. Внешние нагрузки, превышающие предел прочности (аварийные нагрузки, замерзание охлаждающей жидкости). 2. Внешние знакопеременные нагрузки, превышающие предел вы- носливости (усталостные трещины). 3. Монтажные нагрузки, превышающие предел прочности. Часто проявляются как срыв резьбы, трещины резьбовых отверстий, трещины при запрессовке с большим натягом. 4. Высокий уровень остаточных напряжений, релаксация которых приводит к возникновению трещин. Причины изменения размеров, формы и взаимного расположения поверхностей и осей, шероховатости поверхностей: 1. Деформация деталей. 2. Износ рабочих поверхностей. 3. Разрушение (трещины). 4. Кавитация в зонах контакта деталей с потоком охлаждающей жид- кости. 5 Коррозионные повреждения. 6. Эрозионные повреждения в зонах контакта с потоками жидкости или газа. Причины повреждения резьбовых отверстий: 1. Ошибки при проведении сборочных и разборочных работ, т. е. превышение усилий затяжки резьбовых соединений. 2. Коррозия. 252 3. Высокие рабочие нагрузки. 4. Повреждение резьбы в корпусной детали при удалении обломков болтов и шпилек. Таблица 9.1 Типовой технологический процесс восстановления корпусных деталей Содержание операции Оборудование Удаление обломанных болтов и шпилек Подготовка трещин, пробоин, отверстий с поврежденной резьбой к сварочным опера- циям или перед нанесением полимерных материалов Нагревание детали (перед сваркой) Заварка трещин и отверстий, приварка вставок Обработка сварных швов, сверление отвер- стий, нарезание резьбы Устранение трещин и пробоин полимерны- ми материалами самостоятельно или после сварки Гидравлические испытания на герметич- ность Обработка базовых поверхностей и прива- лочных плоскостей Предварительное растачивание посадочных отверстий под подшипники, вкладыши, гильзы, втулки, для установки дополни- тельных ремонтных деталей, для нанесения покрытий Запрессовка дополнительных ремонтных деталей и зачистка торцов заподлицо с плоскостью детали Нанесение электрохимических покрытий Нанесение покрытий газотермическим на- пылением Нанесение полимерных покрытий на внутрен- ние цилиндрические поверхности с одновре- менным получением требуемых размеров Предварительная обработка дополнитель- ных ремонтных деталей, электрохимиче- ских и газотермических покрытий Окончательная обработка дополнительных ремонтных деталей, электрохимических и газотермических покрытий Предварительная и окончательная финиш- ная обработка точных внутренних цилинд- рических поверхностей Сверлильный или электроискровой ста- нок, экстракторы специальные Сверлильный станок, ручная шлифоваль- ная машина Печь Сварочная установка Ручная шлифовальная машина, сверлиль- ный станок Оборудование для нанесения полимерных материалов Установка для гидроиспытаний Фрезерный и плоскошлифовальный стан- ки Горизонтально-расточной станок, верти- кально–расточной станок, специальная технологическая оснастка Пресс, ручная шлифовальная машина Гальваническая установка специальная Установка газотермического напыления Оборудование для нанесения полимерных материалов, калибровочные оправки Расточной, шлифовальный, вертикально– фрезерный станки, специальная технологическ фрезерный станки, специальная оснастка Расточной, шлифовальный станки, специ- альная технологическая оснастка Хонинговальный станок 253 Типовой технологический процесс разрабатывается для устранения всего комплекса возможных дефектов с использованием различных конку- рентных технологических способов устранения дефектов (табл. 9.1). Рабочий технологический процесс разрабатывается на основе типово- го с учетом исключения отсутствующих дефектов и соответствующих операций, а также принятых конкретных решений относительно выбора способов устранения дефектов. При восстановлении корпусных деталей необходимо учитывать, что наличие трещин в стенках детали, как правило, ведет к изменению разме- ров и формы ответственных поверхностей (цилиндров, посадочных отвер- стий под гильзы, коренных опор и т. п.). Поэтому при наличии трещин возникает необходимость восстановления размеров и формы наиболее точных, ответственных поверхностей. Наиболее рациональным способом восстановления поврежденной резьбы в отверстиях является установка пружинных резьбовых вставок. Этот способ устранения повреждения внутренней резьбы является наиболее экономичным и обеспечивает высо- кое качество. Удаление обломанных болтов и шпилек целесообразно производить специальными экстракторами с левой спиральной нарезкой. Наборы этих инструментов выпускаются передовыми инструментальными фирмами, например фирмой FАСОМ (Франция). Проведение сварочных операций приводит к появлению остаточных напряжений и последующей деформации детали. Применение полимерных материалов снижает теплопроводность в зоне нанесенного покрытия. В начале технологического процесса необходимо восстановить тех- нологические базы (плоскость и два базовых отверстия), которые могут быть нарушены из-за общей деформации корпусной детали. |