Котков диплом. Программа которой была разработана для устранения недостатков системы управления оао ржд
 Скачать 118.24 Kb.
|
|
ВВЕДЕНИЕ В 2008 году началась реорганизация локомотивного комплекса, программа которой была разработана для устранения недостатков системы управления ОАО «РЖД». Так, в рамках структурной реформой реализуется проект, частью которого стало формирование производственных вертикалей по эксплуатации и ремонту локомотивов. Предполагается, что создание таких вертикалей позволит обеспечить экстерриториальность и единоначалие во всех функциональных областях - от планирования до анализа выполненной работы, а также реализовать новое технологическое решение в управлении процессами ремонта локомотивов. Особенностью железнодорожного транспорта перед другими видами транспорта являются: всепогодность, так как локомотивы могут работать в самых тяжелых условиях для работы, высокая надежность, в связи с тем, что локомотивные депо хорошо выполняют поставленные им цели, способность осуществлять большие перевозки людей и грузов при относительно высоких скоростях и низких затратах. Надежность тепловоза определяется его конструкцией, уровнем технического обслуживания, ремонта, а также технологией изготовления. Во время эксплуатации данный локомотив подвергается воздействию различных факторов, таких как: состояние железных дорог; различные и часто суровые погодные условия; профиль пути; широкий диапазон температур; частые разгоны и торможения; местность эксплуатирования. В совокупности и по отдельности, эти факторы сказываются на техническом состоянии локомотива по мере возрастания пробега. Изменяются геометрические размеры, формы деталей из-за износа, поверхность деталей, их прочность, качество крепления. Под воздействием температур они разрушаются, теряя свою прочность. Стареет изоляция проводников и токоведущих частей оборудований и узлов из-за воздействия токовых нагрузок и осаждения на замасленных, увлажненных поверхностях изоляции иных токопроводящих загрязняющих частиц. Особенно быстро стареют резиновые детали – они теряют свою эластичность, упругость, покрываются сеткой трещин и также разрушаются. Фильтры, предназначенные для очистки топлива, масла и воздуха, из-за особого состояния воздуха, качества топлива и наличия в масле иных частиц загрязняются, и тем самым перестают выполнять свои функции. Многие детали и механизмы покрываются нагаром, накипью, коррозией, окислами, металлической пылью и т.п. Данные условия, износ и загрязнения приводят к заметному ухудшению тяговых качеств тепловоза, который становится менее надежным, повышается число отказов, расходы на его содержание возрастают. И, если в процессе эксплуатации своевременно не принять нужных мер, то тепловоз, не достигнув предельного возраста, перестанет выполнять свои функции. Каждый новый тепловоз имеет определенные показатели надежности и работоспособности, которые характеризуют его качество. В настоящем дипломном проекте рассмотрены и решены основные вопросы по организации, эксплуатации локомотивов в депо, вопросы организации технического обслуживания и текущего ремонта локомотивов, организация работы отделения по ремонту цилиндровых втулок, соблюдение техники безопасности. 1 ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 1.1 Описание дизеля тепловоза Дизель тепловоза – двигатель внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия, установленный на тепловозе. Предназначен для преобразования теплоты сгорания топлива в механическая работу, передаваемую на колёсные пары экипажной части обычно с помощью электрической передачи тепловоза, реже – гидравлической передачи тепловоза. Дизели типа Д49 – четырехтактные, V-образные, с газотурбинным наддувом, охлаждением наддувочного воздуха и непосредственным впрыском топлива. Дизели выпускаются с числом цилиндров 8, 12, 16 и 20 мощностью от 590 до 4416 кВт (800…6000 л. с.) и частотой вращения от 800 до 1100 об/мин. Дизели типа Д49 составляют унифицированный типоразмерный ряд тепловозных двигателей, перекрывающий диапазон мощностей 880…4400 кВт.. Изменение агрегатной мощности достигается за счет изменения числа цилиндров, степени повышения давления воздуха в системе газотурбинного наддува, охлаждения наддувочного воздуха, номинальной частоты вращения коленчатого вала. Двигатели типа Д49 представляют собой V-образные четырехтактные двигатели с газотурбинным наддувом и охлаждением воздуха. Остов двигателя состоит из стального сварно-литого блок-картера и сварного блока цилиндров, расположенного над блок-картером и соединенного с ним сваркой. В литых поперечных стойках блок-картера размещены опоры коленчатого вала и отверстия под нижнюю часть втулки цилиндра с рубашкой. Количество стоек выбирают в зависимости от числа цилиндров и стойки сваривают между собой. Коленчатый вал подвешен на крышках, закрепленных к блок-картеру болтами. Крышка имеет опору блок-картер, и плоское сопряжение в горизонтальной и вертикальной плоскостях. Для ограничения перемещения крышки в поперечном направлении она стянута с блоком четырьмя болтами. В опорах и крышках уложены вкладыши коренных подшипников. На верхние массивные плиты блоков установлены индивидуальные крышки цилиндров, к которым подвешены на шпильках втулки цилиндров с рубашками. Подвесная конструкция втулки цилиндра разгружает газовый стык между втулкой и крышкой от сил давления газов в цилиндре. Газовый стык уплотнен стальной омеднённой прокладкой. Верхний фланец втулки фиксирован в отверстии верхней плиты блока, а нижняя часть втулки с рубашкой в отверстии блок-картера. Крышка цилиндра прикреплена анкерными связями к верхней плите блок-картера. Такая силовая схема позволяет разгрузить сварные швы блока от сил давления газов путем передачи этих нагрузок на анкерные связи. В крышке цилиндра размещены форсунка, два впускных и два выпускных клапана. На крышке цилиндра установлен рычажный механизм привода клапанов, закрытый сверху колпаком. В развале блока цилиндров, в нижней части, размещен масляный коллектор двигателя, над которым расположен воздушный коллектор. Впускной канал крышки соединен с воздушным коллектором через проставок, имеющий уплотнения. Над верхней плитой блока установлен лоток, в котором находится кулачковый распределительный вал. От его кулачков получают движение толкатели рычажного механизма привода впускных и выпускных клапанов, а также толкатели индивидуальных для каждого цилиндра топливных насосов . По обеим сторонам блока расположены выпускные коллекторы , которые через проставки прикреплены к крышкам цилиндров. Вода для охлаждения втулок цилиндров и крышек подводится из коллектора по каналу, образованному втулкой с уплотнениями, установленной в верхней плите блок-картера. Между втулкой цилиндра и рубашкой – имеется полость для циркуляции воды, которая уплотнена резиновыми кольцами, установленными между втулкой и элементами рубашки. В верхнем фланце втулки цилиндра имеются каналы с резиновыми уплотнениями, по которым вода перетекает в крышку цилиндра. Через проставок между выпускным коллектором и крышкой цилиндра вода перетекает в коллектор горячей воды. Выпускные коллекторы охлаждаются водой, поступающей из крышек цилиндров. Шатунный механизм состоит из главного и прицепного шатунов. Составной поршень имеет головку из жаропрочной стали и тронк из алюминиевого сплава. Поршень охлаждается маслом, поступающим к верхней головке шатуна от шатунного подшипника по каналу в стержне шатуна. Блок-картер внизу опирается на поддизельную раму , которая также служит опорой для генератора, емкостью для масла и маслосборником. По обеим сторонам блок-картера имеются люки для осмотра шатунно-кривошипного механизма, на люках одной стороны установлены предохранительные клапаны, срабатывающие при повышении давления газов в картере. Коленчатый вал смазывается маслом, поступающим к верхней головке шатуна от коренного подшипника. Противовесы предназначены для уменьшения моментов от сил инерции вращающихся масс. Коленчатый вал вращается в десяти коренных подшипниках, расположенных в опорах блока. Все подшипники опорные. Подшипник расположен на выносной опоре, укрепленной на торце блок-картера. Упорный подшипник образован бортами коленчатого вала и антифрикционными накладками на торцах опор вала. Борт на коленчатом валу и антифрикционные накладки на опоре ограничивают осевой разбег вала в упорном подшипнике, а шейка вала вместе с вкладышами на опоре образует опорный подшипник. Коленчатый вал на переднем конце имеет фланец, к которому на призонных болтах прикреплен комбинированный антивибратор. От переднего конца вала через шлицевое соединение получает вращение торсионный вал, от которого приводятся масляные и водяные насосы двигателя, а также отбирается мощность на привод вспомогательных агрегатов тепловоза. Шестерня служит для привода распределительного вала двигателя, вспомогательных электрических машин и других механизмов. Фланец отбора мощности коленчатого вала соединен через полужесткую муфту с валом генератора. Кривошипы коленчатого вала расположены так, что работа цилиндров одного ряда совершается через 90° поворота вала в порядке 1–5–7–3–8–4–2–6. Цилиндры с прицепными шатунами отстают по фазе на 42° от цилиндра с главными шатунами. Два водяных и два масляных насоса двигателя устaновлены на торце блока цилиндров. Насосы получают вращение от торсионного вала, один конец которого соединен шлицами с передним концом коленчатого вала, а другой имеет шлицевое соединение со ступицей шестерни. Ведущая шестерня передает вращение прямозубым шестерням. На конец ступицы шестерни насажена полумуфта для привода редуктора вспомогательных механизмов. Шестерня посредством шлицевого вала передает вращение рабочему колесу водяного насоса, а шестерня через свой вал и зубчатую муфту приводит в действие масляный насос. Ступицы всех шестерен опираются на подшипники качения. Привод распределительного вала предназначен для передачи вращения от коленчатого вала распределительному валу, а также приводному валу объединенного регулятора, валу привода механического тахометра, валу привода якоря возбудителя, валу привода стартер-генератора и шлицевому валу вращения вала предельного выключателя частоты вращения. С шестерней находится также в зацеплении шестерня привода вентилятора охлаждения тягового генератора. Кроме того, привод используется для передачи вращения коленчатому валу от стартер-генератора во время пуска двигателя. На распределительном валу закреплены кулачки в количестве 3 штук на каждую пару (левый и правый) цилиндров двигателя, из которых один кулачек служит для приведения в действие топливных насосов, от толкателей и два других—для работы впускных и выпускных клапанов в крышке цилиндра. Движение клапанам передается через рычаг и штанги. Распределительный вал имеет внутреннее шлицевое соединение с полым шлицевым валом. На другом конце вала посажена на наружных шлицах шестерня. Шестерня имеет полую ступицу, опирающуюся на два шариковых подшипника, и через нее свободно проходит вал. Распределительный вал приводится во вращение от коленчатого вала через следующую систему шестерен и соединений: прямозубые шестерни шлицевые соединения шестерни с полым валом вала. Полый шлицевый вал имеет разное количество наружных и внутренних шлицев. Это позволяет изменять взаимное положение распределительного и коленчатого валов за счет внутренних и наружных шлицевых соединений вала без разборки всего привода. Вал привода механического тахометра получает вращение от коленчатого вала через последовательное зацепление шестерен. В полом конце вала имеются внутренние зубья для шлицевого соединения привода механического тахометра. На валу закреплена коническая шестерня, находящаяся в зацеплении с конической шестерней, изготовленной за одно целое с валом, от которого через шлицевое соединение получает вращение вал объединенного регулятора. Вал привода якоря возбудителя изготовлен за одно целое с шестерней, а вал привода якоря стартер-генератора — с шестернями. Шестерни привода и валы опираются на подшипники качения, установленные в стальных обоймах, которые запрессованы в алюминиевый корпус привода. Шестерни привода, подшипники и шлицевые соединения смазываются маслом, которое поступает по каналам из системы двигателя и разбрызгивается в корпусе. 1.2 Работа шатунно-поршневой группы Поршень – один из основных и высоконагруженных узлов дизеля. Работоспособность поршня совместно с крышкой цилиндра и шатунными вкладышами определяет ресурс дизеля до ремонта, связанного с разборкой дизеля. 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. 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 двигателя внутреннего сгорания (далее ДВС), наряду с достаточной прочностью и жесткостью, имеют возможно меньшую массу для уменьшения сил инерции, обладать высокой теплопроводностью и износостойкостью. Конструкция поршня обеспечивает 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 верхней мертвой точке (далее ВМТ) и в нижней мертвой точке (далее 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. Поршень дизелей типа Д49 составной. Штампованная головка поршня из жаростойкой стали соединена с алюминиевым тронком при помощи шпилек. Для улучшения прирабатываемая поверхность тронка покрыта дисульфидом молибдена. На головке имеются четыре канавки под три трапециевидных уплотнительных кольца, одно маслосъемное, а на тронке – одно под маслосъемное кольцо с пружинным расширителем (экспандером). Поршневой палец плавающего типа изготовлен из легированной стали, азотирован и цементирован. От осевого смещения палец удерживается стопорными кольцами. 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 (маслосрезывающие). Компрессионные кольца предназначены для уплотнения зазора между поршнем и цилиндром и отвода тепла от поршня. 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. 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. Для обеспечения надежного уплотнения поршня в цилиндре на поршнях устанавливают уплотнительные кольца. Для регулирования подачи масла к трущимся поверхностям втулки цилиндра установлены маслосъемные кольца. Весь комплект колец служит для уплотнения надпоршневого пространства и ограничения потерь масла «на угар» Кольца ставят в конавки поршней с определенным зазором. Постановка кольца с малым зазором может привести к заеданию кольца в канавке и ухудшению его уплотельных свойст. Постановка колец с увеличенным зазором повышает насосное действие колец, заключающееся в том, что кольцо, имея зазор по высоте, при работе поршня поперемнно прижимается то к низу, то к верху канавки. Маслосъемные кольца должны иметь узкую опорную поверхность и большую упругость для создания высокогов давления на стенку. Их форма должна обеспечиват скребковое действие, что бы регулировать количества масла, оставляемого на стенках цилиндра. Дизеля типа Д49 имеют кольца трапециевидной формы. 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 V-образных двигателей. На всех дизелях типа Д49 применен поршень составной конструкции и относительно малой массы, что создает умеренные инерционные нагрузки на детали шатунно-кривошипного механизма. Шатунно-поршневая группа дизелей типа Д49: главный шатун, поршень, пружина, стакан, маслосъемное кольцо с экспандером, тронк, втулка верхней головки шатуна, палец, стопорное кольцо, болт прицепного шатуна, прицепной шатун, палец прицепного шатуна, втулка-подшипник, шатунные болты, крышка, вкладыши, каналы, полость охлаждения, отверстие под штифт, зубчатый стык. При работе двигателя внутреннего сгорания поршень совместно с верхней головкой шатуна движется в цилиндре поступательно (вверх – вниз), при этом коленчатый вал совместно с нижней головкой шатуна совершает вращательные движения. За один оборот коленчатого вала (360°) поршень в цилиндре совершает два хода (один ход вверх и один вниз). При постоянной скорости вращения коленчатого вала двигателя, поршень в цилиндре движется с ускорением – замедлением. Наименьшие скорости движения поршня будут наблюдаться при его «крайних» положениях в цилиндре – в верхней и нижней части. В верхней и нижней части цилиндра поршень «вынужден» сделать остановку, чтобы поменять направление движения. Точки в цилиндре, где поршень «останавливается» и изменяет направление своего движения, называются «мёртвыми точками». Самое дальнее положение поршня в цилиндре относительно оси коленчатого вала (верхнее положение), называют «верхней мёртвой точкой», самое ближнее положение поршня в цилиндре относительно оси коленчатого вала (нижнее положение), называют «нижней мёртвой точкой» . 1.3 Неисправности цилиндровой втулки и их выявление Втулка цилиндра представляет собой узел цилиндрической формы. Внутренний диаметр цилиндра дизелей Д49 – 260 мм. Втулки цилиндров дизеля служат в качестве направляющих для перемещения поршней. Они образуют рабочий объем цилиндров, в котором происходит преобразование химической энергии топлива в механическую энергию для вращения коленчатого вала дизеля. Внутренняя поверхность цилиндровой втулки подвергается воздействию высоких температур и давлений газов. Необходимо, чтобы трение поршня о стенки втулки было наименьшим, а кольца поршня всегда прилегали к втулке, обеспечивая хорошую плотность. При этих условиях можно избежать интенсивного износа втулки, поршня и колец. Втулки цилиндров большей частью отливают из чугуна легированного хромом, никелем и молибденом. На втулку цилиндра напресована рубашка. Между втулкой и рубашкой образована полость для прохода охлаждающей воды, которая уплотнена резиновыми кольцами. К крышке цилиндра втулка крепится шпильками. Стык между крышкой и втулкой цилиндра уплотнен стальной омедненной прокладкой. В блоке втулка фиксируется верхним и нижним опорными поясами. В отверстия верхнего торца втулки цилиндров запрессованы втулки. С внешней стороны втулки покрыты теплоизолирующим слоем. Бурты втулок уплотнены снизу паронитовыми прокладками, а сверху резиновыми кольцами. Охлаждающая вода по отверстию в блоке цилиндров поступает в полость и через втулки перетекает в крышку цилиндра. В нижней части втулки имеются два отверстия для крепления приспособления удерживающего поршень во втулке цилиндра при подъеме или постановке цилиндрового комплекта. Отверстия в нижнем бурте втулки предназначены для крепления стойки с соплом для системы охлаждения поршней. На нижнем бурте втулки имеется срез. При установке втулки в блок срез должен находится со стороны всасывания. Шпилька крепления втулки к крышке цилиндра, установленная над срезом имеет глухую гайку и резиновое кольцо для уплотнения шпильки к крышке цилиндра. В современных дизелях применяют цилиндровые втулки, которые вставляют в гнезда блока. В эксплуатации встречается такие неисправности как износ и задиры зеркала гильзы, трещины, потеря герметичности «рубашки», течь по резиновым уплотнителям, износ резьбы. Осмотр втулок производится на неработающем дизеле через люки картера. При осмотре рабочей поверхности втулки, поршень должен находить в ВМТ. При осмотре обращают особое внимание на состояние рабочей поверхности втулок. Втулки вынимают в случаях обнаружения задиров, глубоких рисок и подплавления металла на рабочей поверхности, трещин во втулке или в рубашке, течи масла или воды по уплотнениям посадочных мест, или износа шпилек рубашки для водяных переходников. Не допускается для дальнейшей работы втулка, имеющая на рабочей поверхности задиры или глубокие риски по всей длине хода поршня. Неисправность, как течь воды по уплотнениям водяной рубашки представляет особую опасность нарушение нижнего уплотнения цилиндровой втулки в блоке, так как попадание воды в масляный картер может ухудшить смазочные свойства масла и привести к потере работоспособности подшипников дизеля. Причина течи – износ резьбы, высокая температура воды и нарушение технологии сборки гильзы. Течь выявляется опрессовкой, а устраняется заменой резиновых уплотнений. Нарушение уплотнений определяют по течи воды через контрольные отверстия блока или по пробою газов. Чтобы не допустить неплановой постановки тепловоза в ремонт по течи втулок, их опрессовывают на каждом ТР - 2. Состояние рабочей поверхности цилиндровой втулки проверяют на каждом ТР-1 через открытые смотровые люки, а детальное обследование проводится при каждой переборке дизеля. При разборке определяют точные размеры диаметров втулки, регистрируя результаты обмеров в специальном журнале. Наибольший износ наблюдается в верхней части - в месте постановки компрессорных колец. Зеркало гильзы по высоте и окружности изнашивается неравномерно. По высоте наибольшему износу подвержена зона камеры сгорания. Причинами этого являются плохие условия работы первого компрессионного кольца, при которых увеличивается давление на стенку газов, попадающих между кольцом и ручьем поршня. Преждевременный износ зеркала гильзы происходит из-за неудовлетворительной фильтрации воздуха, плохого качества масла, смывания масла несгоревшим топливом, быстрого нагружения непрогретого дизеля. Неравномерный износ по окружности происходит по причине действия нормальной силы от поршня на стенку гильзы. В связи с этим наибольший износ происходит в плоскости перпендикулярной оси коленчатого вала. Неравномерный износ по длине и окружности вызывает конусность и овальность зеркала гильзы. Выявление этих искажений геометрических размеров производится нутромерами. Износ устраняется наращиванием рабочей поверхности хромированием, осталиванием или напылением. Втулки, имеющие предельный износ (более 0,5 мм) или большие кавитационные разрушения, заменяют новыми. Задир зеркала гильзы. Причины возникновения неисправности : отсутствие или недостаток смазки на стенках поршня и гильзы; выгорание смазки из-за низкого ее качества или высокой температуры стенки, прорыва газов через кольца; попадания топлива на зеркало гильзы; нарушение температурного режима работы дизеля (при температуре воды более 95 ºС), которое приводит к быстрому нагреву поршня и как следствие – к уменьшению зазора между гильзой, повышению удельного давления и схватыванию металла; деформация стенок втулок и поршня, что приводит к увеличению удельных нагрузок и к схватыванию металла. Задир выявляется визуально, при его наличии гильза бракуется. Втулка должна быть не только прочной, но и жесткой. От нее необходимо интенсивно отводить тепло, образующееся при сгорании топлива, иначе нормальная работа дизеля невозможна. Охлаждение средней части наружной поверхности втулки тепловозных дизелей осуществляется водой при помощи рубашки. При охлаждении водой температура стенок втулок со стороны поршня не должна превышать 150...180 °С. Основная неисправность рубашки это-потеря ее герметичности. Причины этого увеличение температуры воды более 95 °С, что приводит к резким изменениям температуры стенки гильзы в осевом направлении (если в зоне продувочных окон температура +125 °С, то в зоне выпускных − +215 °С); резкие изменения позиции контроллера машиниста, что приводит к увеличению температуры стенки на 100 °С, а температуры рубашки только на 3…4 °С; частые запуски и остановки дизеля, так как в момент остановки температура частей гильзы разная, а через шесть минут становится одинаковой; резкий сброс нагрузки с 15-й позиции на нулевую, что приводит к быстрому уменьшению температуры стенки (за 35...40 с она падает на 90 °С). При медленном наборе и сбросе позиции скорость изменения температуры падает в 3 раза. При разных режимах работы дизеля температура стенок втулки изменяется в широких пределах. Поэтому втулку в блоке дизеля устанавливают так, чтобыона имела возможность свободно удлиняться. Цилиндровая втулка является нагруженной деталью дизеля. В процессе эксплуатации цилиндровая втулка изнашивается как с внутренней (рабочая поверхность), так и с наружной стороны (полость охлаждения). Помимо этого износ происходит не равномерно по высоте и диаметру. Больше всего втулка изнашивается в зоне ее контакта с двумя верхними компрессионными кольцами при положении поршня в ВМТ и особенно в плоскости, перпендикулярной оси коленчатого вала. Наименьший износ гильза имеет в нижней части. Зеркала втулки по высоте и окружности изнашиваются неравномерно. По высоте наибольшему износу подвержена зона камеры сгорания. Причинами этого являются плохие условия работы первого компрессионного кольца, при которых увеличивается давление на стенку газов, попадающих между кольцом и ручьем. В связи с этим наибольший износ происходит в плоскости, перпендикулярной оси коленчатого вала. Неравномерный износ втулки по длине и окружности вызывает конусность и овальность ее зеркала. Выявление искажений геометрических размеров производится индикаторным нутромером. Поверхность цилиндровой втулки испытывает механические и термические напряжения от давления газов, нормального давления поршня, сил упругости поршневых колец, перепады температур и монтажные усилия, возникают температурные напряжения при значительном перепаде температур. К механическим нагрузкам относят трение. Характерные повреждения (неисправности) цилиндровой втулки условно можно разделить на две группы: – повреждения механического (износного) характера; – химико-теплового характера. Износ деталей проявляется обычно в изменении качества их поверхности, геометрических размеров и формы. К повреждениям химико - теплового характера относят оплавления, прогары, раковины. После разбора втулки , она подвергается дефектации. Дефектация – это процесс выявления состояния деталей и сопряжений путем сравнения фактических показателей с данными технической документации, где приведены нормальные, допустимые и предельные значения размеров деталей, зазоров и натягов сопряжений, а также отклонения от нормы и от взаимного расположения поверхностей деталей и другие параметры их состояния. Основная задача дефектовочных работ – не пропустить на сборку детали, ресурс которых исчерпан или меньше планового межремонтного срока, и не выбраковать годные без ремонта детали. Цель дефектации – выявить дефекты деталей, установить возможность ремонта или определить необходимость замены детали. Для дефектации деталей используются следующие основные методы: – наружный осмотр (внешнее состояние детали, наличие деформаций, трещин, задиров, выкрашиваний, сколов и др. поверхностных дефектов); – контроль формы и размеров деталей бесшкальными (поверочными) мерительными средствами (линейки, калибры, уровни, шаблоны и т.п.); – контроль универсальными измерительными инструментами (линейки, штангенинструменты, микрометры, индикаторные приборы и др.) и специальными контрольными устройствами для измерения линейных и угловых размеров, определения формы и взаимного расположения поверхностей деталей. – контроль при помощи технических средств, позволяющих выявлять скрытые дефекты деталей средствами неразрушающего контроля, а также негерметичность отдельных деталей и их соединений. Для выявления скрытых усталостных трещин гильзы цилиндров перед постановкой на дизель подвергают дефектоскопии. Для определения и выявления неисправностей цилиндровой втулки применяется дефектоскоп УНМ-300/2000. Дефектоскоп обеспечивает эффективную дефектоскопию магнитопорошковым методом. Изнашивание рабочей поверхности – основной дефект, по которому определяют пригодность втулки к дальнейшей эксплуатации. Если износ по диаметру, овальность или конусность рабочей поверхности втулки цилиндра превышают установленные правилами текущего ремонта значения, то при текущем ремонте ТР-2 ее вынимают из блока. Трещины в районе резьбовых отверстий под шпильки в верхней части втулки и в других местах не допускаются. При наличии трещин втулки заменяют. Наиболее часто появление трещин наблюдается в местах концентрации напряжений, в углах перехода к буртам, фланцам и ребрам. Причина появления трещин-нарушение температурного режима работы дизеля; повышенное отложение накипи в результате применения неподготовленной охлаждающей воды. Трещины выявляются магнитной дефектоскопией или опрессовкой водой под давлением 0,3 МПа, при температуре 75…85 °С. При наличии трещин гильза бракуется. Трещины приводят к пробою газов в воду. Не допускаются забоины, ржавчина и иные повреждения поверхностей в канавках (дно канавки) под резиновые уплотнительные кольца на наружной поверхности втулки. При осмотрах необходимо обращать внимание на состояние поверхности в районе паза для прохода шатуна внизу втулки. При обнаружении забоин от шатуна принимают меры по устранению касания шатуна о паз. Отдельные грязевые риски шириной более 2 мм и скопления рисок глубиной более 0,1 мм в месте остановки в ВМТ компрессионных колец не допускаются. Таблица 1 – Типичные неисправности, способы предупреждения отказов втулки цилиндра дизеля тепловоза
Продолжение таблицы 1
Объем работ по ремонту цилиндровой втулки регламентируется Правилами ремонта тепловозов. При выполнении технического обслуживания ТО-3 через люки картера проверяют (обстукиванием) состояние шплинтовки шпилек поршней, состояние рабочих поверхностей втулок цилиндров и поршней с проворачиванием коленчатого вала, а также торцов пальцев прицепных шатунов на отсутствие трещин. Не допускается на сетках поддизельной рамы наличие посторонних частиц. Для контроля состояния и ремонта вынимают, очищают и осматривают все втулки цилиндров. Очищают полости охлаждения блока от осадка. Втулки цилиндров от накипи очищают. Зачищенные места на втулке после обезжиривания ацетоном или бензином протравливают 25 % раствором азотной кислоты следующим образом: кисточкой или ватой смазывают зачищенные поверхности раствором кислоты и выдерживают в течение 5 мин (это проделывается дважды), травленные поверхности промывают водой, затем нейтрализуют 10…15 % раствором каустической соды и смазывают маслом. Для осмотра и обмера гильзы на кантователь. Обмер втулок осуществляют по нескольким поясам по двум взаимно перпендикулярным направлениям нутрометром с целью определения овальности и конусности рабочей поверхности. При наличии глубоких рисок, подплавлений металла на рабочей поверхности, трещины независимо от размера и места расположения их гильзу заменяют новой. Резиновые уплотнительные кольца заменяют независимо от их состояния. 1.4 Технология ремонта цилиндровой втулки При обнаружении течи водяных уплотнений дефектный комплект цилиндра демонтируют и заменяют резиновые уплотнительные кольца на втулке и на рубашке. Если течь обнаружена между втулкой и крышкой, отсоединяют крышку от втулки и заменяют резиновые уплотнительные кольца водяных переходов из втулки в крышку. Ослабшие втулки водяных переходов покрывают клеем ГЭН-150, обеспечивая натяг 0,04…0,07 мм. Паронитовую прокладку под буртом втулки также заменяют. При замене уплотнений между втулкой и рубашкой водяную полость очищают от накипи и шлама. При выполнении текущих ремонтов ТР-3 для демонтажа и разборки втулки (гильзы) цилиндра делают определенные работы. Для выемки втулки цилиндра производится следующее: – сливают воду из дизеля и снимают крышки цилиндра; – снимают стопорное кольцо, после чего вынимают поршень из цилиндра; – устанавливают на шпильки крепления втулки цилиндра к крышке специальное приспособление и закрепляют его; – зачаливают за приспособления и вынимают втулку из блока. Втулку цилиндра можно вынимать из блока вместе с юбкой поршня. Для этого производится следующее: – снимают крышку цилиндра, устанавливают и закрепляют на шпильки крепления втулки цилиндра к крышке приспособление. – снимают стопорное кольцо поршня, после чего, вращая коленчатый вал, устанавливают поршень в ВМТ. Устанавливают и закрепляют на втулке цилиндра приспособление, фиксирующее положение юбки с головкой поршня во втулке. Чтобы болты крепления приспособления не задевали за вставку, их устанавливают головками с внутренней стороны втулки цилиндра. – придерживают шатун со вставкой поршня снизу через люки блока, при помощи подъемного устройства и приспособления вынимают втулку цилиндра вместе с головкой и юбкой поршня из блока. При этом шатун со вставкой отжимают в сторону развала, обеспечивая этим свободный проход нижней части втулки относительно вставки поршня. После разборки цилиндрового комплекта втулки цилиндров снимаются уплотнительные кольца, после чего снимается рубашка со втулки. Во всех случаях, когда рубашка спрессована со втулки, наружную поверхность втулки и внутреннюю поверхность рубашки очищают от отложений и промывают дизельным топливом. После очистки рубшку проверяют на герметичность. Герметичность проверяется опрессовкой водой под давлением 0,3 Мпа при температуре 75…85 °С. Герметичность восстанавливается перепрессовкой рубашки в следующей последовательности: – снять рубашку (до снятия измерить геометрические размеры зеркала гильзы); – проверить величины натягов и зазоров в соединении гильзы; – натяг 0,04…0,08 мм, при необходимости натяг восстановить клеем ГЭН 150В или электроискровым наращиванием; – покрыть клеем поверхности гильзы и рубашки с последующей термообработкой для предотвращения коррозии; – установить новые кольца из термостойкой резины ИРП-1287, ИРП-1345 так, чтобы они выступали на 1,3…1,9 мм. Перед монтажом рубашки кольца покрыть графитовой смазкой; – нагреть рубашку до 120…140 °С; – посадить рубашку на гильзу согласно меткам спаренности; – опрессовать гильзу в течении 5 мин; – замерить после остывания геометрические размеры рабочей поверхности. Изменение диаметра до и после напрессовки допускается не более чем на 0,08 мм. Поданную на участок ремонта втулку цилиндра зачищают по наружной поверхности на станке, затем проверяют дефектоскопом, осматривают и обмеряют. При износах, овальности и конусности более допустимых значений втулки цилиндров бракуют. В некоторых депо такие втулки восстанавливают местным хромированием. Втулка цилиндра очищается от нагара, при помощи промывки в моечной машине содовым раствором, после мойки для удаления остатков загрязнений применяется ветошь. Далее втулка обмеряется по внутреннему диаметру и наружным опорным поясам. Для измерения во втулку вставляют индикаторный нутромер, сменную вставку которого прижимают к стенке втулки, после чего нутромер слегка покачивают в измеряемой плоскости и замечают минимальное значение отклонения большой стрелки индикатора от нуля шкалы. Величины отклонения по часовой стрелке вычитают, а отклонения против часовой стрелки – приплюсовывают к ранее выставленному размеру нутромера, т. е. 260 мм. Найденные размеры гильзы записывают в журнал. Далее находят величину износа втулки. За действительный износ принимают разность между наибольшим диаметром втулки в соответствующем поясе и ее номинальным диаметром. Далее определяют овальность втулки. Для этого находят наибольшую разность диаметров втулки в двух взаимно перпендикулярных плоскостях. За действительную овальность данной втулки принимают максимальную разность диаметров в одном из поясов измерений. Далее находят конусность гильзы. Высчитывают для каждой плоскости измерения разность диаметров втулки в соответствующих поясах измерения. Максимальная разность принимается за действительную конусность контролируемой втулки. Действительные величины износа, овальности и конусности втулки сравнивают с допускаемыми Правилами текущего ремонта тепловозов при выпуске из ремонтов ТР-3. После этого дают заключение о состоянии втулки. При несоответствии размеров величинам, втулка заменяется. Качество внутренней поверхности цилиндровых втулок, в большой степени влияющее на плотность цилиндра, оценивается правильностью геометрической формы втулок и требуемой шероховатостью (чистотой) их поверхности. В случае замены поршня или шатуна необходимо проверить, нет ли уступа от износа в районе остановки первого компрессионного кольца. Уступ более 0,1 мм или фаски шириной до 2 мм и глубиной до 0,2 мм зачищается мелким наждачным камнем или алмазным камнем. Зачистка производится поперек оси втулки. Для восстановления изношенных гильз применяют метод местного хромирования с последующим хонингованием, для этого обезжиривают поверхности гильз, подлежащие хромированию, устанавливают гильзу цилиндра в ванну для хромирования, производят декапирование и хромирование поверхности, после чего производят осмотр хромового покрытия, качество хромового покрытия оценивается по цвету осадка, его равномерности и надежности оцепления с основным металлом гильзы, производят термообработку путём погружения её в масляную ванну с температурой масла 150…180°С и выдерживают в течении двух часов. После хромирования производят хонингование при помощи специального приспособления. После хонингования обработанная поверхность кажется (если посмотреть на нее невооруженным глазом) зеркально-гладкой, ее даже называют зеркалом цилиндра. Чтобы лучше удержать смазку на внутренней (рабочей) поверхности чугунных втулок, часто производят так называемое фосфатирование этих поверхностей (нанесение тонкого слоя фосфатов). После проведенного ремонта втулки на нее напресовывается рубашка. При установке на втулку резиновых уплотнительных колец надо иметь в виду, что в верхний опорный пояс устанавливаются два резиновых кольца. Для установки втулки в блок производят следующее: – смазывают мыльным раствором резиновые кольца, поверхности расточек блока под втулку в верхнем и среднем поясах перед опусканием втулки в блок; – опускают втулку в блок, придерживая при этом шатун со вставкой внизу, через люки блока. В процессе опускания наблюдают за состоянием резиновых уплотнительных колец на втулке, не допуская их перекручивания и механических повреждений; – смазывают зеркало втулки и рабочую поверхность поршня маслом; – убеждаются в правильности установки регулирующих прокладок на опорном поясе вставки поршня, опускают поршень во втулку до упора; – надавливают на головку поршня, опускают его вниз до посадки на опорный пояс вставки, удерживая при этом шатун со вставкой по оси цилиндра. Стопорное кольцо вводится в канавку поршня, обратив внимание на правильное положение кольца. Замеряется зазор между стопорным кольцом и нижней плоскостью вставки. После каждого текущего ремонта ТР-3 и капитального ремонта на первом ТО-3 производят дополнительную затяжку шпилек крепления втулок цилиндров к крышкам цилиндров. Шпильки затягивают на «холодном» дизеле в соответствии с Руководством по эксплуатации дизель-генератора. В случае установки новой втулки очищают ее от консервирующей смазки. После окончания сборки цилиндра, дизель опрессовывают водой на отсутствие течи в уплотнениях верхнего и среднего опорных поясов втулки и в соединении выпускного коллектора с крышкой цилиндра. 1.5 Оборудование и работа отделения В дизель-агрегатном отделении ремонтируют шатунно-поршневые группы дизелей, гильзы (втулки) и крышки цилиндров дизелей, турбокомпрессоры, редукторы, водяные и масляные насосы, вентиляторы, глушители. Дизель-агрегатное отделение располагается рядом с позициями разборки и сборки дизелей. Отделение по ремонту цилиндровых втулок состоит из трех участков, соединенных между собой транспортными устройствами. На первом участке производятся все работы по ремонту цилиндровых втулок. На втором участке производится ремонт рубашек после их спресовки со втулок, а на третьем участке – переформирование втулок. Втулки на ремонт поступают в кассетах по 8 штук. Участок оборудован поворотным стендом с укосиной для подачи втулок на рабочие места. Очистку втулок от нагара выполняют в моечной машине, которая размещена около поворотного стенда. Здесь также располагаются подставки для осмотра и ремонта втулок, стенд для высверливания оборвонных шпилек, стенд для опресовки цилиндровых втулок. Станок BVD 450 предназначен для хонингования втулки. Благодаря специальной конструкции, он позволяет варьировать любой параметр процесса хонингования. Стенд для опресовки цилиндровых втулок также предназначен для гидравлического испытания водяной полости цилиндровой втулки с рубашкой. В нем смантированны механизмы подъема и поворота хобота с прижимами и резервуар для воды. Для испытания втулки укладывают на ролики и поворачивают так, чтобы входное отверстие водяной полости было направлено вверх. Затем втулку опускают на опоры, поворачивают хобот с прижимами и закрепляют ее, а затем заполняют водой водяную полость. После заполнения полости водой кран перекрывают и подают сжатый воздух для опрессовки. Усилие прижатия уплотнений 14 кН, давление опрессовки 0,14 МПа. На третьем участке установлены индукционный нагреватель, пресс гидравлический для напресовки и спресовки рубашек цилиндровых втулок. На участке ремонта снятых рубашек имеется стол для осмотра и поворотный стол. Транспортировка рубашек на участок осуществляется с помощью электрической тали, перемещающейся по монорельсу. Поворотный стенд для втулок предназначен для накопления втулок с последующей подачей их на рабочие места для осмотра и ремонта. Стенд для ремонта цилиндровых втулок представляет собой станину, на которой установлена колонна с двухшарнирной (локтевой) консолью. Шарниры консоли имеют тангенциальные зажимы, обеспечивающие установку и фиксацию инструмента при сверлении и перенарезании резьбы на втулках и рубашках. Наибольший диаметр перенарезаемой резьбы 36 мм, число скоростей сверлильной головки – две. Давление воздуха в пневмоцилиндре 0,4…0,6 МПа. Пресс для запресовки и распрессовки рубашек цилиндровых втулок вертикальный с одним двухкамерным гидроцилиндром, укрепленным на станине. К рамному листу приварены две стойки с откидными упорами, на которые опираются детали при их распресовке и запрессовке. Гидропривод состоит из бака для масла, гидропанели и шкафа с электроаппаратурой. Управление прессом осуществляется от кнопочной станции, закрепленной на гибком кабеле. Номинальное усилие пресса 657 кН. Рабочее давление массла 20 МПа. Для очистки внутренней поверхности рубашек применяется специальный станок, который представляет собой стальной кракас, внутри которого размещен привод, состоящий из электродвигателя, двухступенчатой клиноременной передачи и промежуточной опоры со шкивом для натяжения ремней. В трехкулачковом патроне шпинделя закрепляется рубашка втулок, очистка которых происходит с помощью специальных щеток. Для поднятия рубашки при установке в шпиндель предусмотрена поворотная эксцентриковая опора. 1.6 Мероприятия по охране труда и технике безопасности На практике я рассмотрел вопросы охраны труда для отделения локомотивного депо по ремонту цилиндровых втулок: Работы в цеху производятся на различных установках и станках. При ремонте широко применяются различные слесарные, пневматические и электрические инструменты. Работая с инструментом, слесарь должен повседневно следить за его состоянием. Слесарный инструмент должен быть в исправном состоянии. Нельзя работать зубилами и бородками с расклепанными и разбитыми боками. Напильники, отвертки должны иметь исправные ручки с металлическими кольцами. Рабочие поверхности напильников необходимо систематически очищать от масла и металла специальными щетками. При резании металла ручной ножовкой нужно отрегулировать натяжение ножовочного полотна, так как при чрезмерном натяжении оно может сломаться и повредить руки. При резании металла ручными или ступовыми ножницами необходимо проверить и отрегулировать зазор между лезвиями в зависимости от толщины металла. Электрический инструмент должен быть исправен, и не иметь оголенных мест, находящихся под напряжением. Устройство для включения и выключения его должно действовать быстро и безотказно, не допуская самопроизвольное его отключение. Перед работой с электронапильниками необходимо проверить не повреждена ли изоляция шнура и спираль. Токопроводящие провода должны быть помещены в резиновой трубке. Перед работой электродрелью, у которой нет заземления, следует пользоваться перчатками и диэлектрическими галошами. Неисправный пневматический инструмент может явиться причиной травмы. Шланги, применяемые при работе с пневматическим инструментом должны иметь длину не более 16 м. Перед работой шланги продувают сжатым воздухом. Присоединение шлангов к воздушной магистрали и к пневматическому инструменту надо крепить тщательно и надежно. Для снижения шума необходимо применять глушители шума. Работая пневматическим инструментом, его нужно располагать так, чтобы сжатый воздух выбрасывался вперед, а не в сторону рук. При работе на поворотном столе работник обязан: – все подвижные детали и детали, входящие в зацепление во время работы, необходимо смазывать; – перед началом работы залить соответствующее масло в масленку стола, одновременно поворачивая масленку; – не использовать поворотный стол без масла; |