Блок цилиндров

1 РАСЧЕТНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ  ЧАСТЬ

1.1 Исследовательская  часть

Блок цилиндров относится к  классу ,, корпусных деталей с  толстыми стенками ,,. Блок цилиндров  у ЗИЛ 131 с жидкостным охлаждением  представляет собой отливку коробчатой формы. Конструкция блок цилиндров должна быть технологичной, обладать необходимой прочностью и жесткостью, хорошо отводить теплоту, быть удобной для монтажа, осмотра и регулировки расположенных на двигателе и внутри его механизмов. Кроме того, блок цилиндров должен иметь минимальные размеры и массу. Верхняя часть отливки является блоком цилиндров, а нижняя картером. К верхней плоскости отливки крепится на шпильках или болтами головка цилиндров, к обработанной части передней торцевой плоскости крепится крышка распределительных шестерен, а к задней – картер моховика. В стенках блок – картера расположены каналы для подвода масла к трущемся поверхностям деталей и отверстия для установки подшипников распределительного вала. На наружных поверхностях стенок блок – картера имеются обработанные площадки для крепления различных механизмов и агрегатов. В верхней части блока цилиндров предусмотрены вертикальные расточки цилиндров, в которые вставляют гильзы цилиндров. Пространство между внутренними стенками блок – картера и наружной поверхностью цилиндра (гильзы) называют водяной рубашкой, оно заполнено охлаждающей жидкостью. Водяная рубашка блок – картера соединена с водяной рубашкой головки цилиндра посредством водоперепускных отверстий. Нижняя часть блок – картера имеет поперечные перегородки, количество которых равно числу коренных упоров коленчатого вала.   

Предел прочности при изгибе не менее 360 Мн/м² (3600 кГ/см²).

Отсутствие трещин и раковин, возможность  снятия остаточных напряжений термической  обработкой, возможность защиты стенок от коррозии  

Их изготавливают у двигателя  ЗИЛ – из серого чугуна № 3 НВ 170 … 229.

Заварку ведут после нагрева  блока до температуры 600…650 С⁰, при пайки – сварки нагрев составляет 300…400 С⁰. Максимальный нагрев не должен превышать 700…750 С⁰. В противном случае возникает опасность отбела и образование трещин.

 

     - Верхняя плоскость  блока цилиндров должна быть  образованна удалением слоя металла  шлифованием, класс шероховатости  – 1

- остальная поверхность полученная  без удаления слоя металла,  полученная литьем, класс шероховатости – 3

 

Твердость не менее НВ 170…229.

Класс детали – корпусная деталь с толстыми стенками.

          

Рис.16. Блок цилиндров  двигателя ЗИЛ 131:

а – общий вид; б  – вид сзади.

 

Таблица 1 Дефекты блока  цилиндров двигателя.

 

№	Дефекты	Размеры, допустимые без  ремонта, мм
1	Пробоины на стенках  рубашки охлаждения или картера	При пробоинах более 150 см2 браковать
2	Износ торцов 1 – го коренного  подшипника	26,95
3	Трещины и отколы всех видов	------
4	Износ нижнего посадочного  отверстия под гильзу	122,09
5	Износ верхнего посадочного  отверстия под гильзу	125,11
6	Износ отверстий под  толкатели	25,04
7	Износ отверстий во втулках  под опорные шейки распределительного вала	в пределах размера по рабочему чертежу
8	Износ гнезд вкладышей  коренных подшипников	79,54
9	Износ отверстий под  втулки распределительного вала : передняя и промежуточная задняя Повреждение резьбы	55,56 49,56

Условие работы детали при  эксплуатации

Трение в верхних  и нижних посадочных отверстиях под  гильзу, сухое трение, износ верхнего и нижнего посадочных отверстий  под гильзу.

Трение в отверстиях под толкатели, жидкостное трение, износ отверстий под толкатели.

Трение в отверстиях под втулки распределительного вала, жидкостное трение, износ отверстия  под втулки распределительного вала.

Трение в гнездах  вкладышей коренных подшипников, жидкостное трение, износ гнезд вкладышей коренных подшипников.

На блок цилиндров  действуют вибрационные, дитанационные, инерционные, тепловые, ударные нагрузки.

Характер деформации, блока цилиндров в процессе эксплуатации постоянно деформируется, воспринимает большие нагрузки, деформация происходит вследствие динамических нагрузок.                          

Структура металла блока  цилиндров, в процессе эксплуатации выражается наиболее часто в снижении твердости и упругости, а также  усталости металла.    

Блока цилиндров в  процессе эксплуатации находится в разных температурном режиме, при перегреве блока цилиндров изменяются физико–химические свойства металла, температура на разных участках блока цилиндров разная. На стенки блока цилиндров действует коррозия, в процессе чего происходит окисление и изменение свойств металла.

Механические свойства материала детали и возможность  обработки 

Химический состав применяемого чугуна

Марка КЧ – 35

Силициум 2,26 – 2,75

Бор 0,3

Марганец 0,7 – 1,2

Сера 0,02

Механические свойства

НВ 163

Ò_m кГ/мм² – 35

Ò в (%) – 2

 Ψ в (%) – 5,0

α _н в кГ/см³ – 8

Физические свойства 

φ в вГ/см³ – 7,4

λ в кал/см · сек  · град – 0,12

α · 10^{- 6} – 10,0

 

Для большей целесообразности можно выбрать электродуговую сварку с постоянным током обратной полярности в среде аргона полуавтомате А-547Р. Также можно заварить чугун электродами марки МНЧ-1, покрытой фтористо-кальцивой обмазкой (сила тока 130А, напряжение 70В, твердость наплавленного металла 170 НВ). Рекомендуемое применение электродов марки ОЗЧ-1 и АНЧ-1.

 

      1.2 Обоснование размера партии

 

Величину производственной партии деталей можно определить ориентировочно по упрощенной формуле:

      

     

 

где N- производственная программа изделий в год;

       n- число деталей в изделии;

       t- 2 – 3 – для крупных деталей;

       Ф НД. – число  рабочих дней в году.

 

3. Выбор рационального способа восстановления деталей.

 

Блок цилиндров относится  к классу ,, корпусных деталей  с толстыми стенками ,,. Блок цилиндров у ЗИЛ 131 с жидкостным охлаждением представляет собой отливку коробчатой формы. Конструкция блок цилиндров должна быть технологичной, обладать необходимой прочностью и жесткостью, хорошо отводить теплоту, быть удобной для монтажа, осмотра и регулировки расположенных на двигателе и внутри его механизмов. Кроме того, блок цилиндров должен иметь минимальные размеры и массу. Верхняя часть отливки является блоком цилиндров, а нижняя картером. К верхней плоскости отливки крепится на шпильках или болтами головка цилиндров, к обработанной части передней торцевой плоскости крепится крышка распределительных шестерен, а к задней – картер моховика. В стенках блок – картера расположены каналы для подвода масла к трущемся поверхностям деталей и отверстия для установки подшипников распределительного вала. На наружных поверхностях стенок блок – картера имеются обработанные площадки для крепления различных механизмов и агрегатов. В верхней части блока цилиндров предусмотрены вертикальные расточки цилиндров, в которые вставляют гильзы цилиндров. Пространство между внутренними стенками блок – картера и наружной поверхностью цилиндра (гильзы) называют водяной рубашкой, оно заполнено охлаждающей жидкостью. Водяная рубашка блок – картера соединена с водяной рубашкой головки цилиндра посредством водоперепускных отверстий. Нижняя часть блок – картера имеет поперечные перегородки, количество которых равно числу коренных упоров коленчатого вала.

у двигателя ЗИЛ– из серого чугуна №3  НВ 170 … 229.

Структура металла блока цилиндров в процессе эксплуатации выражается наиболее часто в снижении твердости и упругости, а также усталости металла. Твердость не менее НВ 170…229.

Разработка схемы технологического процесса устранения группы дефектов блока цилиндра автомобиля ЗИЛ. Таблица 2.

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 2. выбор рационального  ремонта.

№ дефекта	Способ  ремонта	Приме- няемость	Долго- вечность	Экономич- ность	Принятый  способ  ремонта
3	Устранение  сваркой   Заделка эпоксидными  пастами	+     +	+     -	+     -	Устранение сваркой     Нецелесообразно
8	Расточка под  ремонтный чертеж    Плазменное  напыление	+       +	+       +	+       -	Расточка под  ремонтный размер

 

 

4.  Определение последовательности выполнения операций технологического процесса.  

Таблица 3. определение  последовательности выполнения операций с                                                                                                                                                                                                                                                                                                                           подбором оборудования, приспособлений, режущего и измерительного                                                        инструмента.

Наименование и содержание операций	Оборудование	Приспособление	Инструмент
			Рабочий	Измерительный
Дефект 1.   1. Снять  крышки корченых подшипников   2.Отшлифовать их плоскости	Шлифовальный станок ЗБ 151	Усилительная трубка       Поводковый патрон	Гаечный ключ         Шлифовальный круг ПП 600, 40, 305 24а25псм 25к	Специальные пластины
3. установить на место, затянуть  на место    4. расточка за один проход      5. установить вкладыши с новым   ремонтным  размерам   Дефект 2.   1. засверлить концы трещины   2. разделать трещину по всей длине   3. нагреть блок до t 600 – 650 0С   4. заварить трещину          5. охлаждение блока цилиндров    6. обработать сварочный шов     7. проверка шва на герметичность	Токарный станок Р – 135                     Ручная дрель       Электрическая шлифовальная  машина   Ацетиленовая горелка (печь)      Газо–сварочный аппарат            Термостат       Электрическая шлифовальная машина   Компрессор	Усилительная трубка       Борштанга                                               Чугунные прутики диаметром 5 мм и флюс, бура       Накрыть листовым асбестом	Гаечный ключ         Проходной резец                      Сверло 5 мм       Шлифовальный круг С – 1 СМК             Мундштук №3                           Шлифовальный круг Э 24 – 36	Штанген циркуль ШЦ – 125   Штанген циркуль ШЦ – 125           Линейка               Термометр                                                   Манометр

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

дефекты	Способ устранения	Операции	Наименование и содержание	Установочная база
Трещины и пробоины	Наложение заплат, электро-дуговая  сварка.	№1     №2     №3   №4 №5	Концы трещины засверливают сверлом 5 мм Разделывают по всей длине  шлифовальным кругом под углом 900 Нагрев блока до 600-650 0С Сварка Шлифование до нужной поверхности	герметичность блока цилиндров
Изношенные  торцы  крышки  первого коренного подшипника	Газоплазменое напыление	№1 №2	Наплавка Токарная расточка под  ремонтный размер	Центровое отверстие
Износ верхнего и нижнего  посадочного отверстия под гильзу	Гальваническим натиранием или нанесением синтетических материалов	№1   №2     №3	Гальваническое натирание нанесением синтетических  материалов Токарная расточка под  размер рабочего чертежа	Центровое отверстие
Изношенные отверстия  под толкатели	Развертывание под ремонтный  размер	№1     №2	Развертывание на радиальном сверлильном станке Снятие фаски	Центровое отверстие

 

Износ отверстий под  втулки распределительного вала	Расточка под ремонтный  размер	№1	Расточка на станке	Центровое отверстие
Износ гнезд вкладышей  коренных подшипников	Фрезеруют, шлифуют, растачивают	№1 №2 №3	Фрезеруют Шлифуют Растачивают	Центровое отверстие
Коробление поверхности  сопряжения плоскостей разъема блока  цилиндров с головкой цилиндров	Шлифовка	№1	Шлифовать до устранения коробления	поверхности сопряжения плоскостей