Анализ конструкции двигателя ЯМЗ-238, видов и способов сборки, типового технологического процесса

Различают два метода сборки: - поточный метод сборки. При движении по конвейеру на блок цилиндров устанавливают поочередно все детали и агрегаты, при этом каждый рабочий выполняет одну операцию; - тупиковый метод сборки. Блок цилиндров устанавливают на стенд, после чего производиться сборка.

 

1.3.1 Сборочные работы

1.3.1.1 Сборка резьбовых соединений

При сборке резьбовых соединений должны быть обеспечены:

-  соосность осей болтов, шпилек, винтов с резьбовыми отверстиями и необходимая плотность посадки в резьбе;

-  отсутствие переносов  торца гайки или головки болта  относительно поверхности сопрягаемой  детали, так как перенос является  основной причиной обрыва винтов  и шпилек;

-  соблюдение очередности  и постоянство усилий затяжки  крепежных деталей в групповых  резьбовых соединениях.

Последнее означает, что затяжка гаек (болтов) производиться в определенной последовательности. Их затягивают крест-на крест в несколько приемов-с начала не полным моментом, а затем окончательным, указанным в нормативно технической документации. Контроль  момента затяжки резьбовых соединений осуществляют  динаметрическими ключами по степени изгиба или кручения стержня ключа, либо с помощью предельных муфт, встраиваемых в резьбозавертывающие машины. 

 

1.3.1.2 Сборка прессовых соединений

Качество сборки прессовых соединений формируется под воздействием следующих факторов: значение натяга, материала сопрягаемых деталей, геометрических размеров, формы и шероховатости поверхностей, соосности деталей и прилагаемого усилия запрессовывания, наличие смазки и другие.

Применение смазочного  материала уменьшает требуемое усилие запрессовки и предохраняет сопрягаемые поверхности от задиров. Качество сборки прессовых соединений определяется так же точностью центрирования сопрягаемых деталей.

Повышение прочности неподвижных соединений с натягом в 1,5-2,5 раза обеспечивается применением сборки с терма воздействием-нагревом деталей. При этом образуется необходимый сборочный зазор и не требуется приложение осевой силы. Нагрев деталей осуществляется в масленых ваннах, электропечных и другие. Для охлаждения деталей применяют жидкий азот, сухой лед в смеси с ацетоном, бензином или спиртом.

 

1.3.1.3 Сборка подшипниковых узлов

При запрессовке подшипника качения размер его колец изменяется: внутреннее кольцо увеличивается, а наружное уменьшается. Внутреннее кольцо подшипника сопряженное с цапфой вала, должно иметь посадку с натягом, а наружное – с зазором.

При запрессовке подшипников качения с помощью оправок необходимо, чтобы усилие запрессовки передавалось на торец соответствующего кольца. Нагрев подшипников в масляной ванне до 100установке на вал заметно уменьшается осевое усилие для запрессовки. Целесообразен так же нагрев корпусной детали.

Сроки службы подшипников качения зависит в значительной мере от степени предохранении их от грязи и пыли. Поэтому после сборки устанавливают прокладки. Задерживающие смазку и предохраняющие подшипник от попадания в рабочую зону пыли и влаги.

 

1.3.1.4 Сборка зубчатых передач

Сборка цилиндрических зубчатых передач осуществляется методами полной или неполной взаимозаменяемости. Перед сборкой зубчатой пары на специальном приспособлении определяют боковой зазор между зубьями, а при необходимости подбирают пару.

Для правильного зацепления зубчатых и цилиндрических колес необходимо, чтобы оси валов лежали в одной плоскости и были параллельны. Их выверка производится регулированием положения гнезд под подшипниками в корпусе. После установки зубчатые колеса проверяют по зазору, зацеплению и контакту. Качество зацепления оценивается размерами, формой и положением пятна контакта на зубьях, значением бокового зазора между зубьями и уровнем шума.

На основе анализа технологического процесса сборки двигателя, схема которого представлена в таблице 1.1, можно сделать вывод о несовершенстве технологии сборки двигателей. По прежнему остается низкий показатель уровня механизации до 40-45%, оборудование морально и технически устарело и не отвечает современным требованиям. Кроме того отрицательное воздействие на качество сборки оказывает отсутствие механизированного инструмента – зачастую при работе ручным инструментом происходят срывы резьб, перекосы деталей, нередкие появления трещин. Для дальнейшего развития авторемонтного производства МО РФ необходимо внедрение в производство новых средств механизации и модернизации существующего оборудования.

Перечень выполняемых работ:

-  установка гильз;

-  гидроиспытание блока цилиндров;

-  сборка и установка  коленчатого и распределительного  валов;

-  сборка и установка  шатунно-поршневой группы;

-  установка клапанов;

-  притирка клапанов;

-  проверка головок  блока цилиндров на герметичность;

-  установка головок  блока цилиндров;

-  установка коромысел;

-  установка крышек  головок блока;

- установка гидромуфты привода вентилятора в сборе с передней крышкой;

-  установка масляного  насоса;

-  установка масляной  и топливной аппаратуры;

-  установка поддона;

-  установка маховика;

-  установка кожуха  маховика.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 1.1-Технологический процесс сборки двигателей

Операция	Способ		Трудоемкость, чел/ч	Механический инструмент	Ручной инструмент
	Ручной	Механ.
1	2	3	4	5	6
Установка гильз	+	-	0,86		молоток; оправка; кисть; емкость под масло
Гидроиспытание блоков цилиндров	-	+	0,7	кран-балка; подвеска; стенд для испытания
Установка коленчатого вала и распределительного валов	-	+	0,72	кран-балка; подвеска	емкость под масло; кисть; молоток; динамометрический ключ;
Сборка и установка шатунно-поршневой группы	+	-	1,5		емкость под масло; динамометрический ключ на 19
Установка клапанов	+	-	0,2		приспособление для установки
Продолжение табл.1.1
1	2	3	4	5	6
Притирка клапанов	+	-	0,4		приспособление для притирки
Испытание головки блока цилиндров	-	+	0,32	стенд для испытания
Установка головки блока цилиндров	+	-	0,28		оправки; кисть; емкость под масло; ключ на 17;
Установка коромысел	+	-	0,37		ключ на 13
Установка крышек головок блока	+	-	0,15		емкость под масло; кисть;  ключ на 17;динамометрический ключ
Установка гидромуфты привода вентилятора в сборе с передней крышкой	-	+	0,38	кран балка; подвеска	емкость под масло; кисть;  ключ на 17, 19;динамометрический ключ
Продолжение табл.1.1
1	2	3	4	5	6
Установка масляного насоса	+	-	0,3		ключ на 17
Установка масляной и топливной аппаратуры	-	+	0,37	пневмогайковерт	динамометрический ключ; ключ на 13, 17, 19
Установка поддона	+	-	0,1		ключ на 17; динамометрический ключ
Установка маховика	-	+	0,16	кран балка; подвеска	емкость под масло; ключ на  19;динамометрический ключ
Установка кожуха маховика	-	+	0,21	кран балка; подвеска	емкость под масло; кисть;  ключ на 22; динамометрический ключ
Продолжение табл.1.1
1	2	3	4	5	6
Установка гидромуфты привода вентилятора в сборе с передней крышкой	-	+	0,38	кран балка; подвеска	емкость под масло; кисть;  ключ на 17, 19;динамометрический ключ

 

 

На основании особенностей технологических процессов, основное и вспомогательное оборудование сводим в таблицу 1.2.

Таблица 1.2 – Ведомость производственного оборудования

Наименование продукции	Количество	Модель, тип	Геометрические размеры, мм	Занимаемая площадь,	Потребляемые энергоресурсы
1	2	3	3	4	5
Оборудование для сборки
Конвейер для сборки и транспортировки двигателей	1		25000×1750	43,75	7 кВт
Стенд для гидравлического испытания блоков цилиндров двигателя	1	мод 155	1195×1290	1,54	0,8 /час
Шкаф сушильный для сушки блоков цилиндров двигателя	1	мод 8003	2200×810	1,78	3,28 кВт
Стенд для сборки коленчатых валов	1	мод 3023	1200×500	0,60
Продолжение табл.1.2
1	2	3	4	5	6
Пресс пневматический для запрессовок втулок шатуна	1	ОБ-757	380×290	0,11	1 /час
Пресс для запрессовки поршневого пальца	1	ОБ-869	760×240	0,18
Электроплитка для нагрева поршней	1	мод 31938	1000×200	0,20	1,8 кВт
Гайковерт пневматический	9	Мод 4э-3108	500×186	0,093	0,25 /час
Стенд запрессовки гильз цилиндров до упора	2		600×100	0,06	0,3 /час
Стенд для сборки двигателей	2	мод 153	1300×840	1,1
Продолжение табл.1.2
1	2	3	4	5	6
Подъемно – транспортное оборудование
Передвижной стеллаж коленчатых валов	2		800×800	0,64
Передвижной стеллаж распределительных валов	1		900×900	0,81
Кран консольный поворотный	1	П -402			5 кВт
Производственный инвентарь
Слесарный верстак	12		1240×800	1,0
Инструментальная тумбочка	9		800×800	0,4
Стеллаж елочка для поршневых колец	1	мод 1009	500×500	0,25
Стеллаж для поршней	1	мод 1008	1040×640	0,67
Продолжение табл.1.2
1	2	3	4	5	6
Стеллаж для головок блока цилиндров	1		800×400	0,32
Стеллаж для выпускных трубопроводов	1		800×500	0,4
Стеллаж для комплектующих деталей	1		900×1000	0,9
Стеллаж для масляных фильтров	1		1000×500	0,5
Стеллаж полочный	1		1200×600	0,72
Стеллаж полочный	1		800×400	0,32
Стеллаж полочный	3		600×500	0,3
Противопожарное оборудование
Щит пожарный	2		1250×250	0,31
Ящик с песком	2		1000×500	0,5

 

 

1.3.2 Обкатка и испытание двигателя

После сборки двигатель поступает на испытательную станцию где обязательно подвергаются обкатке и испытанию. Обкатка и испытания отремонтированных двигателей, с одной стороны, подготавливают к эксплуатации поверхности трения деталей, с другой – определяют показатели и характеристики работы двигателя для объективной оценки качества ремонта.

Обкатка машин, агрегатов, узлов – это специальная технологическая операция, задача которой состоит в том, чтобы при определенных, специально установленных, минимальных во времени режимах подготовить машину, агрегат к восприятию эксплуатационных нагрузок, устранить мелкие неисправности, удалить продукты износа, интенсивно выделяющийся во время приработки трущихся пар с целью последующей надежной работы машины.

Особенность обкатки состоит в том, что она связывает ремонт эксплуатацию, являясь завершающей ремонтной операцией и начальной операцией использования изделия.

В период обкатки происходит приработка деталей, то есть интенсивное разрушение шероховатостей трущихся поверхностей в результате металлических и молекулярных связей и механического зацепления мельчайших частиц поверхностей трения.

В процессе приработки сопряжений происходит трансформация поверхностного слоя: изменяются величина и направленность микропрофиля, уменьшаются макрогеометрические отклонения формы. Увеличиваются зазоры, ослабляются натяги, изменяются микротвердость, структура поверхностного слоя. Приработка сопряжений завершается при стабилизации указанных и других характеристик.

Происходящая в процессе приработки пластическая реформация сопровождается упрочнением – повышением износостойкости поверхностей трения.

Никакими видами технологической и химико-термической обработки нельзя создать такое состояние поверхностей трения, какое обеспечивается приработкой.

В процессе приработки происходит два одновременных процесса – макро- и микроприработка, причем продолжительность первой значительно больше, чем второй. По мере приработки происходит увеличение площади прилегания и уменьшение скорости износа поверхностей трения. Исходные макро- и микрогеометрия определяют время приработки и начальный износ. Не только более грубая, но и более чистая обработка ухудшает процесс приработки. При этом независимо от первоначальной шероховатости для одного и того же нагрузочно-скоростного режима работы устанавливается определенная шероховатость в сопряжении.

Однако продолжительность и качество приработки сопрягаемых деталей зависят от исходных значений чистоты рабочих поверхностей и микротвердостей. Приработка сопряжений с низкими исходными значениями шероховатостей деталей является наиболее продолжительной и сопровождается большой интенсивностью изнашивания, как за счет механического взаимодействия, так и за счет пластической деформации.

Приработка таких деталей с высокой исходной чистотой поверхностей менее продолжительна и протекает с меньшей интенсивностью изнашивания.

Отсюда следует вывод: значения исходных шероховатостей сопрягаемых деталей перед обкаткой агрегатов должны быть по возможности близкими к их микронеровностям после приработки.

Например, исходная оптимальная шероховатость рабочей поверхности юбки поршня перед сборкой двигателя должна находиться в пределах

Ra = 0,30-0,75 мкм; компрессионных поршневых колец – Ra = 0,15-0,45 мкм; цилиндров – Ra = 0,2-0,3 мкм.

Общепринятым при назначении режимов обкатки агрегатов считается постепенное наращивание скоростей и удельных нагрузок на детали прирабатываемых сопряжений.

Приработка на одном нагрузочно-скоростном режиме не подготавливает сопряжение к восприятию эксплуатационных нагрузок и скоростей. Получаемая при этом микрогеометрия поверхностей трения будет соответствовать только этому режиму нагружения и при изменении его (режима) будет изменяться и микрогеометрия трущихся поверхностей деталей. Поэтому приработку сопряжений надо вести при переменном режиме, получаемом изменением нагрузки и скорости передвижения трудящихся поверхностей относительно друг друга.

Начинать приработку надо с минимальных значений нагрузок и скоростей на детали агрегата, указанных в технических условиях, и доводить их до максимальных постепенно, ступенями.

Приработка поверхностей трения должна протекать в смазочной среде при наличии масляной пленки между сопрягаемыми деталями. Минимальная толщина t масляной пленки зависит от высоты микронеровностей обеих трущихся поверхностей hт, диаметра абразивных частиц d, деформации деталей за счет силовых и тепловых воздействий hд. На толщину масляной пленки и на процесс приработки оказывает влияние также качество смазки (вязкость масла, его состав, маслянистость и т.д.), температура и давление подачи масла.

Масло, применяемое для обкатки должно не только обладать хорошей смазывающей способностью, но и хорошо охлаждать трущиеся поверхности, вымывать загрязнения.

Маловязкие масла в достаточном количестве проникают в зазоры между поверхностями трения, поэтому хорошо охлаждают их и вымывают загрязнения из зон трения. Однако из-за их низкой несущей способности создаются предпосылки для возникновения задиров.

С увеличением вязкости масел толщина масляной пленки становится больше и вероятность задиров уменьшается, но хуже отводятся тепло и загрязнения. Для двигателей внутреннего сгорания рациональная вязкость приработочных масел должна быть 6-8 с Ст.

Двигатель внутреннего сгорания обкатывают на электротормозных стендах изображено на рисунке 1.1