Войти
Проект-Технарь
Дипломные работы
Раздел с образцами готовых дипломных работ по техническим специальностям
Наши контакты:
Меню

Повышение эффективности ремонта гильз цилиндров ДВС применением электромеханической обработки

Чертеж Износ гильзы цилиндров
Износ гильзы цилиндров
Чертеж Методика экспериментальных исследований
Методика экспериментальных исследований
Чертеж Результаты лабораторных исследований
Результаты лабораторных исследований
Чертеж Способы упрочнения внутренней поверхности гильз цилиндров
Способы упрочнения внутренней поверхности гильз цилиндров

Содержание работы

СОДЕРЖАНИЕ 5
ВВЕДЕНИЕ 8
1 АНАЛИЗ УСЛОВИЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ И СПОСОБОВ ПОВЫШЕНИЯ ИЗНОСОСТОЙКОСТИ ГИЛЬЗ ЦИЛИНДРОВ ДВС 11
1.1 Анализ работы гильз цилиндров двигателя и их основных дефектов 11
1.2 Анализ износа гильз цилиндров 15
1.3 Анализ способов упрочнения внутренней поверхности гильз цилиндров…16
2 РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЙ РЕМОНТА ГИЛЬЗ ЦИЛИНДРОВ С ПРИМЕНЕНИЕМ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ 29
2.1 Технология ремонта гильз цилиндров 29
2.2 Существующие технологии электромеханического упрочнения гильз 29
3 РАЗРАБОТКА ИНСТРУМЕНТАЛЬНОЙ ДЕРЖАВКИ ДЛЯ ЭМУ ГИЛЬЗ ЦИЛИНДРОВ 31
3.1 Анализ существующих конструкций 31
3.2 Обоснование предлагаемой конструкции 33
3.3 Расчет технологических параметров 36
3.3.1 Расчет величин контактной площадки при ЭМО 38
3.3.2 Расчет усилия, действующего на цилиндр со стороны ролика 41
3.4 Расчет основных элементов конструкции 45
3.4.1 Расчет пружины 46
3.4.1 Расчет болтового соединения 47
4 МЕТОДИКА И РЕЗУЛЬТАТЫ ЛАБОРАТОРНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ 49
4.1 Оборудование и инструмент 50
4.2. Методика лабораторных исследований 52
4.3 Результаты лабораторных исследований 54
5 БЕЗОПАСНОСТЬ И ЭКОЛОГИЧНОСТЬ ПРОЕКТА 68
5.1 Безопасность проекта 70
5.1.1 Анализ условий труда при ЭМО гильз цилиндров ДВС 71
5.1.2 Влияние модернизации оборудования на условия и безопасность труда 72
5.1.3 Расчет вентиляции участка для ЭМО в аудитории № 412 73
5.1.4 Основные требования пожарной безопасности 74
5.2 Экологичность проекта 77
6. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ 80
ВЫВОДЫ И ПРЕДЛОЖЕНИЯ 85
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 87
ПРИЛОЖЕНИЯ 89

Описание работы

Двигатель внутреннего сгорания, безусловно, является наиболее ответственной частью машины. Гильзы цилиндров ДВС являются одними из наиболее важных деталей цилиндропоршневой группы, лимитирующими ресурс и долговечность двигателя в целом.

В процессе эксплуатации они интенсивно изнашиваются вследствие скребущего воздействия кромок поршневых колец, попадания абразивных частиц, химического воздействия и т. п. Потери от неполного использования ресурса этих деталей особенно ощутимы, так как до 80% затрат на изготовление новых гильз приходится на стоимость металла и химико-термическую обработку, т.е. именно тех составляющих, которые можно сохранить при восстановлении гильз цилиндров. Целесообразность восстановления гильз цилиндров определяется тем, что они обладают 3-5 кратным запасом прочности, который не используется в процессе эксплуатации.

На основании вышеизложенного целью данной работы является разработка и исследование технологии повышения износостойкости гильз цилиндров ДВС при их ремонте применением ЭМО

Для ее реализации предусматривается решение следующих задач:
1.Выполнить анализ причин и характера износа гильз цилиндров ДВС;
2.Проанализировать способы повышения износостойкости гильз цилиндров ДВС;
3.Разработать технологию ремонта гильз цилиндров ДВС с применением ЭМО;
4.Спроектировать и изготовить инструментальную державку для электромеханической обработки гильз цилиндров ДВС;
5.Экспериментально подтвердить эффективность предлагаемой технологии электромеханической обработки гильз цилиндров ДВС;
6.Выполнить технико-экономическое обоснование применения разработанной технологии электромеханической обработки при ремонте гильз цилиндров ДВС.

В процессе эксплуатации двигателя гильзы цилиндров интенсивно изнашиваются. Процесс износа обусловлен следующими основными факторами: в основном изнашиваются в результате трения поршневых колец, действия абразивных частиц о поверхности цилиндров и коррозии.

В процессе сгорания топлива в цилиндре резко повышаются температура и давление газов. При этом увеличивается удельное давление колец на поверхность цилиндра, что в свою очередь приводит к резкому увеличению силы трения во время движения колец и выдавливанию из-под них масляного слоя.

Помимо физико-механических факторов (температура и давление), на изнашивание цилиндров оказывает значительное влияние химическое воздействие продуктов сгорания, так как в процессе сгорания топлива образуется целый ряд кислот и других химических соединений, которые вызывают коррозию гильз цилиндров в местах, не защищенных маслом.
Внутренняя поверхность гильз цилиндров интенсивно изнашивается также в результате попадания в ее полость из окружающей среды через масляной фильтр и воздухоочиститель абразивных частиц. Кроме того, в процессе эксплуатации происходит деформация гильз цилиндров, в результате неправильной затяжки болтов крепления головки блока, неравномерности нагрева гильз и перекоса поршня при движении в плоскости качания шатуна.

Из диаграммы соотношения коэффициента повторяемости дефектов гильз цилиндров ДВС видно, что одним из характерных дефектов данных деталей является износ внутренней поверхности. Геометрия износа рабочей поверхности гильз цилиндров имеет сложную форму как в вертикальном, так и в горизонтальном сечении. В связи с этим обоснование рационального технологического процесса ремонта гильз цилиндров и программы их ремонта требует четкого представления о закономерностях и значениях максимального износа гильз.

В результате проведенного анализа установили, что величина наибольшего износа гильз цилиндров наблюдаются в зоне перемещения верхнего компрессионного кольца при положении поршня в ВМТ и достигает 0,34мм. Измерение внутреннего диаметра гильз цилиндров двигателя ЗИЛ – 645 осуществлялось индикаторным нутромером с пределами измерений 50-125 мм и ценой деления индикаторной головки 0,01 мм. Замер производили в четырех плоскостях и восьми поясах. Для анализа были отобраны 60 изношенных гильз.

Выбор рационального способа устранения дефекта производится по трем критериям: технологическому, долговечности и технико-экономическому. По технологическому критерию (критерию применимости) назначаются все способы, которые могут быть использованы для устранения конкретного дефекта. В нашем случае основным дефектом принимается износ зеркала гильзы цилиндров.
В настоящее время разработано много способов упрочнения гильз цилиндров ДВС, основные из которых представлены на рисунке.

Существующие способы упрочнения цилиндров повышают их эксплуатационные свойства и, соответственно, увеличивают долговечность и надежность машин. Но они, главным образом, используются в серийном и массовом производстве и не применяются по экономическим соображениям в условиях индивидуального ремонта. Кроме того, многие из них обладают рядом других недостатков.
При объемной закалке происходит интенсивное окалинообразование и возникновение деформаций гильзы с появлением закалочных трещин. Закалки ТВЧ осуществляется применением сложного, дорогостоящего оборудования. При этом она обеспечивает минимальную деформацию гильз, но не устраняет ее. В последствии приходится растачивать закаленный слой детали.

Существенными недостатками химико-термической обработки является необходимость в приобретении отдельного специального оборудования и наличии большой производительной площади. Кроме того, при крайне низкой производительности, после химико-термической обработки возможны коробления гиль цилиндров.

Хромирование – это очень сложный многооперационный процесс, характеризующийся низкой производительностью, большей трудоемкостью и дороговизной.
Способ раскатывания цилиндров шариковыми и роликовыми раскатками в холодном состоянии получил довольно широкое распространение. Однако данным способом достигается увеличение износостойкости не более чем в 1,2…1,3 раза. Кроме того, при раскатывании в холодном состоянии требуются большие усилия и натяги для формирования гребешков поверхности, что может привести к местным деформациям гильз цилиндров и шелушению поверхности.

Прогрессивным и наиболее доступным способом упрочнения деталей в условиях ремонтного производства является электромеханическая обработка.
С целью повышения эффективности ремонта гильз цилиндров, в частности повышения эксплуатационных свойств рабочей поверхности, нами предложена схема маршрутов технологического процесса ремонта гильз цилиндров с применением в качестве одной из операций упрочнения внутренней поверхности гильз электромеханической обработки.
Электромеханический способ упрочнения основан на сочетании термического и силового воздействия на поверхностный слой обрабатываемой детали. Сущность этого способа заключается в том, что в процессе обработки детали через место контакта инструмента с изделием проходит ток большой силы и низкого напряжения, вследствие чего выступающие гребешки поверхности подвергаются сильному нагреву и под давлением инструмента деформируются и сглаживаются, а поверхностный слой металла упрочняется.

Веретенниковым Н.В. на кафедре «Технологии металлов» была разработана и предложена технология ЭМУ гильз цилиндров, принципиальная электрическая схема которой представлена на рисунке.
Обработка цилиндров двигателя производилась на токарно-винтовом станке модели 1А616. Деталь зажимается в патроне станка. Упрочняющая головка крепится в резцедержателе и тщательно изолируется от него текстолитовыми прокладками.

Один провод присоединяется к щеткодержателю, устанавливаемому перед патроном на станину станка; контактная щетка – медно-графитовая, прилегающая часть ее плотно подогнана по наружной поверхности токарного патрона. Для более устойчивого контакта щетки с патроном, по окружности последнего сделана выточка на всю толщину щетки глубиной 2мм. Другой провод присоединяется непосредственно к хвостовой части упрочняющей головки.

В кинематику станка введен редуктор с передаточным отношением 1:32. Установка позволяет получать ток в пределах 500-3000А при напряжении до 10В.
Отделочно-упрочняющая обработка преследует цель получения поверхности с достаточно высокой твердостью (до 500 кг/мм2) и требуемой чистоты обработки. Данная операция является окончательной для рабочей поверхности цилиндров. Недостатками приведенной схемы ЭМУ является малая производительность и неравномерность глубины упрочненной поверхности.
Для ЭМУ гильз цилиндров существует множество конструкций приспособлений, которые наряду с преимуществами обладают рядом недостатков.

В конструкции однороликового приспособления для ЭМУ присутсвуют два основных недостатка:
- невозможность контроля усилия прижатия ролика к стенке цилиндра;
- низкая производительность процесса ЭМУ.

Двухроликовое приспособление имеет два подпружиненных ролика для осуществления ЭМУ гильз цилиндров, что существенно повышает производительность процесса. Но данная конструкция не позволяет обрабатывать гильзы цилиндров разного диаметра, так как ролики фиксированы под один тип размеров гильз. Кроме того, затруднено центрирование приспособления из-за постановки его в резцедержателе.

С учетом всех достоинств и недостатков представленных выше приспособлений нами была рассчитана и спроектирована принципиально новая инструментальная державка, которая имеет диапазон настройки под необходимый диаметр обрабатываемой внутренней поверхности гильз цилиндров и дает возможность использовать ее в двух вариантах обработки, в зависимости от постановки упрочняющих роликов: с расстановкой роликов на шаг l/2, где l – длина обрабатываемой поверхности и по принципу двухзаходной резьбы со смещением роликов относительно друг друга на ширину пятна контакта. Использование инструментальной державки в двух вариантах упрочняющих схем увеличивает скорость процесса обработки.
На основании проектных расчетов была создана инструментальная державка для ЭМУ. Она состоит из следующих основных элементов: 1- основания; 2 – подвижного и неподвижного изоляторов; 3 –токоподводящих тяг; 4 – пружины для регулировки усилия прижатия; 5 – шкалы для контроля усилия прижатия; 6 – 2-х упрочняющих роликов; 7 – 2-х центрирующих роликов.

Принцип работы силовой установки заключается в следующем:
Нулевой провод подведен к детали. Фазовый ток от источника через блок управления и контролируемые устройства (вольтметр, амперметр), подается непосредственно на обрабатывающий инструмент (ролики).

Преимуществом данной схемы упрочнения, по отношению к предыдущей, является уменьшение потерь тока, за счет подачи его непосредственно на обрабатывающий инструмент.
С помощью данной державки были проведены лабораторные исследования по упрочнению гильз из специального чугуна. Электромеханическое упрочнение гильзы цилиндра двигателя ЗИЛ-645 проводили при следующих режимах: I = 800А; Р = 200 Н; v= 8 мин-1 на станке 1К62 на кафедре М и ТМ Ульяновской ГСХА.

Гильзу цилиндра 1 фиксировали в патроне станка, инструментальную державку 2 фиксировали в задней бабке станины, кабеля 3 подключенные к установке УЭМО - 2 4 подсоединяли к инструментальную державку. После подвода инструмента в гильзу прижав предварительно рукою ролики за токоподводящие тяги 5. После этого с помощью пружины 6 и мерной шкалы 7 выставляли усилие прижатия роликов к стенкам гильзы.

Из упрочненной гильзы был сделан микрошлиф. Полученную структуру рассматривали на микроскопе МИМ-7. Испытание на твердость проводились на твердомере ПМТ-3.
Исследования структуры поверхностного слоя после ЭМУ показали, что белый слой представляет собой практически нетравящуюся обычными способами структуру повышенной твердости. Структура белого слоя, наблюдаемая в оптический микроскоп, не имеет ни игольчатого, ни какого-либо иного характерного кристаллического строения и выглядит как сплошное, однородное светлое поле. Это объясняется тем, что при электромеханическом упрочнении диффузия кислорода и азота в поверхностный слой почти исключается, поскольку процесс происходит мгновенно, давление во много раз превышает давление трения и фазовые превращения совмещаются с пластическими деформациями.

Специфические свойства рассматриваемого белого слоя объясняются возникновением в нем особого бесструктурного мартенсита, характеризующегося, большой дисперсностью структуры, существенной концентрационной неоднородностью и значительными искажениями кристаллического строения. Кроме того, причиной пониженной травимости и высокой твердости являются изменения электронного строения и химических связей отдельных элементов в результате действия в зоне обработки экстремальных температур и давлений. Белый слой, формирующийся на поверхности металла при воздействии концентрированных потоков энергии, наследует как неоднородность состава и свойств аустенита, так и близкую к критической мелкозернистость его структуры.
На рисунке показан общий вид поверхностного слоя, упрочненного ЭМО, образцов из специального чугуна ЧН2Х,

Данные по испытанию на твердость свели в график.
Технико-экономические показатели представлены в таблице. При дополнительных капитальных вложениях в размере 3277,6 при программе 50 деталей, годовая экономия составит 1553 при сроке окупаемости 2,1 года.

ВЫВОДЫ
1. Проведенные аналитические исследования выявили, что основным дефектом гильз цилиндров является износ внутренней поверхности. Исходя из анализа ремонтного фонда гильз цилиндров установлено, что максимальная величина износа внутренней поверхности составляет 0,3 мм.
2. Анализ способов упрочнения рабочей поверхности гильз цилиндров показал, что существующие способы не в полной мере решают проблему повышения их долговечности.
3. Предложена технология ремонта гильз цилиндров с применением ЭМО.
4. С учетом всех достоинств и недостатков рассмотренных конструкций приспособлений для ЭМУ гильз цилиндров была рассчитана, спроектирована и изготовлена принципиально новая двухроликовая инструментальная державка.
5. Результаты лабораторных исследований ЭМУ гильз цилиндров с применением разработанной конструкции инструментальной державки показали, что при силе тока 750А глубина упрочняемого слоя составляет 0,4мм при его твердости 4800МПа, что превышает аналогичные показатели на тех же режимах при использовании существующих конструкций инструментальных державок.
6. При анализе технико-экономических показателей было установлено, что при дополнительных капитальных вложениях в размере 3277,6 руб. и программе 50 деталей, годовая экономия составит 1553 руб. при сроке окупаемости 2,1 года.

Содержание архива

Записка пояснительная;
Графическая часть:
- Технико-экономическая оценка работы;
- Способы упрочнения внутренней поверхности гильз цилиндров;
- Результаты лабораторных исследований;
- Результаты экспериментальных исследований;
- Принципиальная схема ЭМУ гильзы цилиндра трехроликовой инструментальной головкой;
- Разработанная технология ремонта гильз цилиндров;
- Износ гильзы цилиндров;
- Методика экспериментальных исследований;
- Анализ износа зеркала гильз цилиндров.

Остальные чертежи смотрите в папке "Скрины", архив

Краткая инструкция:

  1. Ищите подходящую работу в строке поиска в центре страницы сверху или по боковой панели навигации слева.
  2. Оцените качество работы с помощью содержания и скриншотов чертежей, которые находятся в архиве. Для просмотра скринов скачайте архив со страницы оплаты.
  3. Если работа вас устраивает, выберите способ оплаты (Яндекс-деньги, Фрикасса или Интеркасса) или воспользуйтесь личным кабинетом и личным счетом, который вы можете пополнить там же.
  4. Ожидайте, на вашу почту придет пароль от архива. Чтобы ускорить получения пароля, необходимо правильно заполнить форму оплаты - указать свой электронный адрес.
  5. Если нужно срочно, то обращайтесь лично на WhatsApp или на телефон, указанный в шапке сайта.

Быстрая навигация по ключевым вопросам:

Работа прошла модерацию и соответствует теме

Цена дипломной работы 2400

Нашли дешевле? - Где? Сделаем еще дешевле!

ID работы: N-DP-2127, размер архива: 51.2 MБ

Есть готовые дипломные работы?
Продай их у нас и получи скидку до 20% на покупку сразу после модерации!

КУПИТЬ ДИПЛОМНУЮ РАБОТУ