Разработка технологического процесса восстановления гильзы цилиндров двигателя автомобиля

метки: Восстановление, Гильза, Цилиндр, Маршрут, Способ, Посадочный, Деталь, Поверхность

1. Характеристика условий работы гильзы цилиндра двигателя

Гильза цилиндров изготовлена из серого чугуна марки СЧ 18-36 твердостью не менее НВ 196. В верхнюю часть гильзы запрессована вставка, изготовленная из легированного чугуна марки ТУОГМ твердостью НВ 156-197. Основные дефекты гильзы цилиндров приведены в таблице 2.1.

Гильза двигателя является относительно простой деталью, но от точности размеров и взаимного расположения рабочих поверхностей гильз зависит работоспособность двигателя в целом.

Гильзы цилиндров автомобильных двигателей изготавливают из серого чугуна марки СЧ 18-36 (у двигателей ЗИЛ-130) и СЧ 21-44 (у двигателей К-740), специального легированного чугуна (у двигателей ЯМЗ-236).

Твердость чугунных гильз НВ 170—241 (в зависимости от марки чугуна).

В блоке двигателя (рис. 1.1) устанавливают вставные гильзы, омываемые охлаждающей жидкостью. Внутренняя поверхность гильзы служит направляющей для поршней.

Рис.1.1 — Блок цилиндров двигателя автомобиля ЗИЛ-130

Увеличение срока службы гильз цилиндров достигается в результате запрессовки в наиболее изнашиваемую (верхнюю) их часть коротких тонкостенных гильз из кислотоупорного чугуна.

Гильзы цилиндров изнашиваются неравномерно. Наибольший износ по окружности наблюдается в плоскости качения шатуна, а вдоль оси цилиндра — в зоне расположения компрессионных колец при положении поршня в верхней мертвой точке.

Основными дефектами гильз, поступающих в капитальный ремонт, являются:

• трещины, обломы и пробоины;
• износ посадочной поверхности;
• износ рабочей поверхности.

Возможность восстановления гильз в зависимости от характера дефектов, их расположения и размеров рабочих поверхностей регламентируется техническими условиями на капитальный ремонт автомобилей.

При наличии трещин или сколов, обнаруживаемых визуально, гильзы выбраковывают. Для выявления скрытых дефектов гильзу подвергают гидравлическому испытанию под давлением 4 кГ/см ² в течение 1-2 мин. Па наружной поверхности гильзы не должны быть заметны капли воды.

Изностойкость гильзы цилиндров зависит от ее положения в блоке цилиндров, которое определяется техническим состоянием посадочных поверхностей гильзы и блока цилиндров. Дополнительные напряжения и деформации в гильзе возникают в результате ее перекоса при установке в посадочные отверстия блока цилиндров. Перекосы гильзы возможны из-за несоосности верхних и нижних посадочных поверхностей, различной глубины выточки в блоке под упорный бурт гильзы, неперпендикулярности нижней плоскости фланца к продольной оси гильзы и деформации блока цилиндров. По данным исследований установлено, что биение наружной поверхности фланца гильзы относительно оси посадочных поясков в отдельных случаях достигает 0,09 мм (при допуске завода-изготовителя 0,03 мм) у гильз, поступающих в капитальный ремонт. Блок цилиндров обычно деформируется в результате неравномерной затяжки болтов крепления головки цилиндров, а также динамических нагрузок. Кроме того, образование дополнительных напряжений в гильзе цилиндров зависит от величины зазора в сопряжении посадочных поверхностей гильза — блок цилиндров. Поэтому при ремонте гильзы необходимо обращать внимание на размеры посадочных поверхностей и величину их соосности.

Ремонт блока цилиндров

... них короткой гильзы из специального чугуна примерно такая же, как и серого чугуна. Если перед расточкой бу­дет обнаружено некоторое ослабление посадки короткой гильзы в блоке цилиндров двигателя ГАЗ- ... ва­ла необходимо строго соблюдать Перед расточкой цилиндров уста­новочная поверхность блока цилиндров должна быть хорошо очищена. Расточка цилиндров двигателя ГАЗ-51 и их доводка произво­дятся ...

Исследованиями, проведенными на ЗИЛе, установлено, что имеется возможность восстанавливать не менее 90% гильз (рис 1.2), поступающих на авторемонтные заводы в первый раз, а изменение размера посадочных поясков на 0,01—0,02 мм не нарушает работоспособности гильзы. Провертывание вставки гильзы в процессе расточки и хонингования не происходит, а частичное (в пределах установленного размера) ослабление посадки вставки не влияет ни на качество ремонта, ни на дальнейшую работоспособность гильзы.

Рисунок 1.2 — Эскиз гильзы ЗИЛ 130

Установлено, что наличие зазора между вставкой и гильзой в верхней части не является браковочным признаком при условии, если щуп шириной 10 мм и толщиной 0,03 мм входит в образовавшийся в процессе эксплуатации зазор на глубину до 1,5 мм.

Восстановление гильз требует организации специализированных участков, оснащенных необходимым оборудованием и инструментами.

При значительном коррозионном износе и деформации посадочные поверхности гильзы цилиндров восстанавливают до номинальных размеров. Изношенные посадочные поверхности предварительно шлифуют, осталивают и окончательно шлифуют до номинального размера.

2. Технические условия на дефектовку и способы определения дефектов

Материал — чугун СЧ18-36, Твердость НВ 170-229.

Основные дефекты гильзы и возможные способы их устранения приведены в карте дефектовки деталей (таблица 2.1).

Таблица 2.1 — Карта дефектов гильзы

Обозначение на эскизе	Наименование дефектов	Способ установления дефекта и измерительные инструменты	Деталь: гильза цилиндра ЗИЛ
			Материал: Гильзы чугун серый СЧ 18-36, ГОСТ 1412-54
			Размеры, мм	Рекомендации по устранению дефекта
			Номинальный	Допустимый без ремонта	Допустимый для ремонта
1	2	3	4	5	6	7
1	Трещины или обломы любого характера и расположения	Осмотр. Остукивание молотком и испытание водой под давлением 3—4 МПа	—	—	—	Браковать
2	Износ или задир рабочей поверхности	Нутромер индикаторный 100-160 мм	ф100 +0,06	—	Более ф100,06	Постановка втулки. Железнение. Обработка под ремонтный размер. Приварка контактной ленты. Термоупруго-пластическое деформирование
3	Износ верхнего посадочного пояска	Микрометр 100-150мм. Замер в двух перпендикулярных плоскостях по максимальному и миним. диаметрам	ф125 -0,03	Более ф124,94	Менее ф124,94	Ремонтировать. Восстановление гальваническим натиранием, напылением, наплавкой.
4	Износ нижнего посадочного пояска	Микрометр 100-150мм. Замер в двух перпендикулярных плоскостях по максимальному и миним. диаметрам	ф122 -0,03	Более ф121,73	Менее ф121,73	Ремонтировать. Восстановление гальваническим натиранием, напылением, наплавкой

3. Маршруты восстановления детали

При разработке маршрутов восстановления деталей необходимо руководствоваться следующими принципами:

• сочетание дефектов в каждом маршруте должно быть действительным и базироваться на результатах исследования закономерностей появления дефектов данной детали;
• маршрут должен предусматривать технологическую взаимосвязь сочетаний дефектов со способами восстановления;
• количество маршрутов восстановления детали должно быть минимальным;
• восстановление деталей по маршрутной технологии должно быть экономически целесообразным и учитывать технологическую необходимость и возможность восстановления отдельных поверхностей.

Согласно карте дефектации во время капитального ремонта восстанавливаются лишь износы рабочей и посадочной поверхности. Поэтому маршрут восстановления детали один.

Износ рабочей поверхности устраняется электроиндукционной наплавкой, а износ посадочной поверхности железнением с последующим шлифованием до номинального размера.

Положительными особенностями этого способа является:

• а).

  Высокая скорость осаждения металла на поверхность;

• б).

  Возможность ремонта деталей с износом более 0,15 мм.

Процесс нанесения покрытия включает в себя три группы операций:

подготовка деталей, нанесение покрытия, обработка покрытия детали.

Подготовка включает механическую обработку: чистовое растачивание с целью исправления геометрических параметров изношенной поверхности. Далее идёт предварительное обезжиривание с промывкой в проточной воде и анодное травление. Анодное травление способствует повышению прочности сцепления покрытий с восстанавливаемой поверхностью.

Нанесение покрытия осуществляется безванным способом в холодном электролите на асимметричном токе. Обработка детали после железнения включает: промывку деталей в проточной воде, сушку и механическую обработку. Анализ возможных способов восстановления дефектов, выбор рациональных способов

При выборе более рационального способа восстановления детали учитывают ряд исходных данных: размеры, форму и точность изготовления детали, ее материал, термообработку, условия работы, вид и характер дефектов, производственные возможности ремонтного предприятия и другие.

Оптимальный способ восстановления выбирают, руководствуясь следующими критериями: применимости, долговечности, экономическим и технико-экономическим, рассматривая их в указанной последовательности.

Деталь относится к классу «полые цилиндры».

При выборе более рационального способа восстановления детали учитывают ряд исходных данных: размеры, форму и точность изготовления детали, ее материал, термообработку, условия работы, вид и характер дефектов, производственные возможности ремонтного предприятия и другие.

Восстанавливаемая деталь по имеет следующие дефекты:

1. Износ рабочей поверхности

2. Износ верхнего посадочного пояска

3. Износ нижнего посадочного пояска.

Для выбора конкурентных способов восстановления используются следующие удельные показатели на 1дм2 поверхности: удельные энергозатраты W, расход материалов на восстановление единицы поверхности Q, показатель использования площади в, трудоемкость Т, себестоимость восстановления СВ, относительная долговечность б.

По выбранным параметрам производится расчет интегрального показателя I, по значению которого определяется наивыгоднейший способ.

Интегральный показатель:

(4.1)

где г — относительный удельный показатель способа восстановления, рассчитывается по формуле:

(4.2)

Таблица 4.1 — Расчет эффективности способов восстановления дефектов разработанного маршрута для дефекта износа посадочных поясков дефектовочной ведомости

Возможные способы восстановления	Удельные показатели на 1дм 2 поверхности	Относительный удельный показатель способа, г	Относительная долговечность, б	Интегральный показатель, I
	W, кВт	Q, кг	в, м 2	Т, чел.-ч	С В , у.е.
Железнение	4,4	0,2	4,1	0,64	1,1	1,76	0,91	1,94
Напыление	2,7	3,8	4,5	0,51	1	2,36	0,9	2,62
Вибродуговая наплавка	1,8	0,1	3	0,29	0,5	2,88	0,98	2,90
Суммарное значение удельных показателей	8,9	4,1	11,6	1,44	2,6	—	—	—

Для нахождения значений I,г выполним следующие вычисления:

Дефект № 3,4 Износ верхнего и нижнего посадочного пояска устраняют различного вида наплавками, напылением и нанесением гальванических покрытий. Наиболее эффективно в данном случае по качеству восстановленного покрытия — гальваническое покрытие-железнение.

Таблица 4.2 — Расчет эффективности способов восстановления дефектов разработанного маршрута для дефекта износа рабочей поверхности дефектовочной ведомости

Возможные способы восстановления	Удельные показатели на 1дм 2 поверхности	Относительный удельный показатель способа, г	Относительная долговечность, б	Интегральный показатель, I
	W, кВт	Q, кг	в, м 2	Т, чел.-ч	С В , у.е.
Железнение	6	0,2	49,1	1,49	2,4	2,81	1,66	1,69
Термоупругопластическое деформирование	1,9	0,2	10,6	0,56	0,9	1,15	0,91	1,26
Электроиндукционное напекание порошков	4,4	0,1	2,8	0,53	1	1,04	0,8	1,22
Суммарное значение удельных показателей	12,3	0,5	62,5	2,58	4,3	—	—	—

Для нахождения значений I,г выполним следующие вычисления:

Дефект №2 Восстановление износа рабочей поверхности или задиров может выполняться несколькими способами: термоупругим пластическим деформированием, электролитическими методами, контактной приваркой ленты, наплавкой и другими методами. Наиболее распространенным методом является обработка гильзы под один из ремонтных размеров, если позволяет размер износа. Наиболее эффективно в данном случае по качеству восстановленного покрытия — гальваническое покрытие, хромирование несколько дороже, чем осталивание. В настоящее время широкое распространение получило — электроиндукционное припекание порошков. Именно этот способ и будем использовать для восстановления рабочей поверхности гильзы.

4. Разработка маршрутной карты

В результате контроля и сортировки детали, подлежащие восстановлению делят по маршрутам. Количество маршрутов должно быть минимальным. Маршрут должен предусматривать технологическую взаимосвязь сочетаний дефектов со способами восстановления. Разработка процессов восстановления деталей производится по маршрутной технологии, что способствует рациональному использованию оборудования, экономии энергоресурсов и исключению встречных потоков перемещения деталей по производственным участкам ремонтного предприятия.

Под маршрутной понимается технология, составленная на комплекс дефектов, а маршрутом называется последовательность выполнения технологических операций при кратчайшем перемещении детали по цехам и участкам. При разработке маршрутной карты ремонта необходимо проанализировать возможные способы восстановления детали по каждому из дефектов, входящих в данный маршрут (см. таблица 2.1).

При разработке маршрутов восстановления деталей необходимо руководствоваться следующими принципами:

• сочетание дефектов в каждом маршруте должно быть действительным и базироваться на результатах исследования закономерностей появления дефектов данной детали;
• маршрут должен предусматривать технологическую взаимосвязь сочетаний дефектов со способами восстановления;
• количество маршрутов восстановления детали должно быть минимальным;
• восстановление деталей по маршрутной технологии должно быть экономически целесообразным и учитывать технологическую необходимость и возможность восстановления отдельных поверхностей.

Согласно карте дефектации во время капитального ремонта восстанавливаются множество дефектов, соответственно и вариантов маршрутов тоже будет несколько.

Технологический процесс восстановления представлен в таблице 4.1.

5. Расчет режимов выполнения технологических операций и определение технических норм времени на их выполнение

Расчёт технической нормы времени для каждой из операций по восстановлению гильзы цилиндров.

Штучное время на выполнение технологических операций включает в себя основное (машинное) время Т _о , вспомогательное время Т_в (время на установку и снятие детали и время, связанное с переходом ) и время на обслуживание рабочего места Т_орм .

Расчет технической нормы времени (штучно-калькуляционным времени) называется регламентированное время выполнения технологической операции в определенных организационно-технических условиях одним или несколькими исполнителями соответствующей квалификации.

005 Наплавочная

Основное время при наплавочных работах

гильза двигатель капитальный ремонт

где, t _o — основное время на один погонный метр шва:

F — поперечное сечение шва, F=25мм ² ;

• плотность металла,;
• коэффициент наплавки,;
• I — сила сварочного тока, I=160А;

t _В1 — основное время на один погонный метр шва, t_В1 =0,5мин;

t _В2 — вспомогательное время, t_В2 =0,3мин;

• длина сварного шва, .

;

;

• Вспомогательное время 3,5мин.

Зачистить шов , t _шт =2 мин.

Штучное время: Т _шт =6,8+3,5+2=12,3 мин.

010 Расточная

;

;

где, L-длина расточки L ₁ =150мм, l — величина холостого хода резца l=1мм;

• S — подача, S=0,05мм/об;
• необходимая частота вращения шпинделя станка;
• V-скорость резания, V=120м/мин;

Dраст — диаметр растачиваемого цилиндра Dраст1 =100мм,

;

;

Так как обе операции выполняются одновременно принимаем

Вспомогательное время 2,1 мин.

Тогда

015 Шлифовальная

Шлифовать посадочную поверхность верхнего и нижнего поясков:

где:h-глубина шлифования, h=0,1

f- коэффициент учитывающий условия обработки, шлифование предварительное, f=1,25

Vd-линейная скорость вращения детали, Vd=25 м/мин

S=0,02 мм/об

tв-суммарное вспомогательное время на установку и снятие детали, перемещение шлифовального круга, контроль размеров

tв=0,37+0,11+0,27=0,75 мин

020 Гальваническая

Время на установку и снятие детали: Тв=0,5 мин.

Время на электролитическое обезжиривание: Тоб=0,5мин.

Промывка в горячей и холодной воде: Тпром=1 мин.

Анодное травление: Ттр=1мин.

Время осаждения металла:

;

• где h — толщина слоя покрытия, h=0,2 мм;

г — плотность покрытия, г=7,8 г/см ³ ;

Д _к — катодная плотность тока, Д_к =50 А/дм² ;

• с — электрохимический эквивалент, с=1,042 г/А·ч;
• з — выход по току, з=95 %.

Время на нейтрализацию раствора: Тс=0,5 мин.

Промывка в холодной и горячей воде: Тпром=1 мин.

Штучное время: Тшт=0,5+0,5+1,0+1,0+18,9+0,5+1,0=27,7 мин.

025 Шлифовальная

Шлифовать посадочную поверхность верхнего и нижнего посадочного пояска

где:h-глубина шлифования, h=0,1

f- коэффициент учитывающий условия обработки, шлифование предварительное, f=1,25 Vd-линейная скорость вращения детали, Vd=25 м/мин S=0,02 мм/об tв-суммарное вспомогательное время на установку и снятие детали, перемещение шлифовального круга, контроль размеров

tв=0,37+0,11+0,27=0,75 мин

030 Хонинговальная

где, n ₂ — число двойных ходов n₂ =40;

• припуск на сторону мм;
• t — слой металла снимаемый за один двойной проход t=0,001мм;
• Вспомогательное время 9,5 мин. Тогда

035 Контрольная Штучное время: Т _шт =2,0 мин.

Суммарное штучное время на восстановление гильзы цилиндров двигателя ЗИЛ составляет Т _шт =68,9 мин.

Список использованных источников

[Электронный ресурс]//URL: https://pravsob.ru/kontrolnaya/vosstanovlenie-gilz-tsilindrov/

1. Савич А.С., Казацкий А.В., Ярошевич В.К. Проектирование авторемонтных предприятий. Курсовое и дипломное проектирование: Учебное пособие . — Мн.: Адукацыя i выхаванне, 2002.-256 с.

2. Восстановительные технологии: учебно-методическое пособие по выполнению курсовой работы для студентов специальности 1-37 01 07 «Автосервис»/А.В. Казацкий, А.С. Савич, В.К. Ярошевич. — Мн.:БНТУ, 2005.-48с.

3. Шадричев В.А. Основы технологии автостроения и ремонт автомобилей. Учебник для вузов. Л.: Машиностроение, 1976.-560 с.

4. Общемашиностроительные нормативы времени на слесарную обработку деталей и слесарно-сборочные работы по сборке машин и приборов в условиях массового, крупносерийного и среднесерийного типов производства. М., 1991.- 158 с.

5. Ярошевич В.К., Савич А.С., Казацкий А.В. Технология ремонта автомобилей: лабораторный практикум: учебное пособие. — Мн.: Адукацыя i выхаванне, 2004.-392 с.