WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 |

Кинематическая схема привода клапана применяющихся в сельскохозяйственной технике двигателей предопределяет смещение линии контакта клапана с коромыслом. Относительному повороту клапана в направляющей втулке способствует пара сил Pe и сила трения Q, действующие на торец клапана со стороны коромысла (рис. 1). Обозначения на рисунке: Р – сила, действующая на торец клапана со стороны коромысла, е – смещение линии контакта клапана с коромыслом, Lвт – длина направляющей втулки; hтвт – расстояние от торца клапана до верхнего торца втулки; y – перемещение клапана Hк – максимальный подъем клапана; f1, f2 – коэффициенты трения скольжения в верхней и нижней части втулки; – коэффициент трения скольжения в сопряжении клапан – коромысло. Для оценки реакций втулки принято усредненное значение = 0,08…0,1.

Расчет сил реакции втулки проведен для выпускного сопряжения двигателя Д-245 при частоте вращения n = 2200 мин-1. Закон подъема толкателя задан в табличной форме. Расчет проведен без учета колебаний деталей привода. Результаты расчета графически представлены на рис. 1.

Рис. 1 Силы, вызывающие колебательные движения клапана в направляющей втулке, реакции и силы трения, возникающие на рабочей поверхности втулки (при подъеме клапана)

Пиковые значения сил реакции во втулке от действия силы трения в контакте коромысло – клапан и момента пары сил, примерно равны (достигают 200 Н), имеют место в первой половине подъема клапана и направлены противоположно. Силы трения и реакции втулки возрастают пропорционально смещению е и коэффициенту трения в этом сопряжении.

Неравномерность изнашивания отверстия втулки определяется балансом действующих сил, которые, в свою очередь, задаются отклонениями от оптимальных соотношений и е. С учетом сил трения, возникающих на поверхности втулки, из полученных графиков можно предположить, что изнашивание отверстия втулки будет происходить с поворотом ее оси в нижней части в сторону оси коромысла.

Взаимное положение торца клапана и оси коромысла при конструировании механизма газораспределения задается:

- величиной смещения е из условия jб min (где jб - величина минимально возможного бокового ускорения клапана);

- величиной h из условия Sm min (где Sm – суммарный теоретический путь скольжения коромысла по клапану). Это условие удовлетворяется при h=(1/2…1/3)Hк, где h – расстояние от торца клапана до оси коромысла, Hк – ход клапана.

В процессе капитального ремонта головок блока направляющие втулки заменяются на новые. При этом существует возможность появления погрешности установки направляющей втулки и отклонения оси отверстия от теоретической базовой оси вследствие:

- отклонений оси отверстия в головке для установки втулки,

- несоосности наружной и внутренней поверхностей втулки,

- смещения угла установки втулки при ремонте (повреждение поверхности отверстия в головке при распрессовке втулки, разнотолщинность втулки и др.).

Это повлечет с одной стороны, повышенный съем материала седла при обработке (уменьшение h и ресурса работы седла), с другой – отклонение положения торца клапана от оптимального заданного конструктивно (изменение е и нарушение равномерного контакта с коромыслом по линии).

Указанное ухудшает условия функционирования клапанного механизма, снижает ресурс работы деталей клапанной группы.

Исследование теоретических предпосылок совершенствования ремонта деталей клапанной группы проведено на основании расчета точности пространственного положения деталей клапанной группы с учетом погрешностей их формы и расположения по вероятностному методу.

При расчете учитываются следующие геометрические параметры:

  1. Размеры деталей и геометрические соотношения между ними. Учитываются коэффициентом приведения Сi.
  2. Погрешности формы отверстия в ГБЦ под втулку dб, emфб, tфб, фб, Кфб. В обозначениях dб, - размер, emi и ti - среднее отклонение (математическое ожидание) и допуск (дисперсия) i-го размера; i и Ki – коэффициенты относительной асимметрии и относительного рассеивания i-го размера.
  3. Погрешности расположения оси и формы отверстия втулки dвт, emвт, tвт, вт, Квт, emфвт, tфвт, фвт, Кфвт.
  4. Погрешности расположения оси и формы стебля клапана (центрирующего пилота инструмента) с учетом зазора во втулке d кл(и), emкл(и), t кл(и), кл(и), К кл(и), em фкл(и), t фкл(и), фкл(и), К фкл(и).
  5. Погрешности расположения оси и формы седла с учетом зазора во втулке d с, emс, t с, с, К с, em фс, t фс, фс, К фс.
  6. Погрешности базирования режущего инструмента с учетом зазора во втулке d ир, emир, t ир, ир, К ир.

Смещение оси центрирующего пилота инструмента относительно оси фаски седла

(1)

Допуск смещения оси центрирующего пилота

(2)

В полном объеме расчетные формулы математической модели параметров точности деталей и сопряжений клапанной группы приведены в диссертации.

Формирование точности при обработке режущим инструментом представляет собой процесс, зависящий от множества случайных факторов, широко изменяющихся в каждом конкретном случае. Суммарная погрешность при обработке фаски седла:

(3)

где е - погрешность смещения оси фаски седла относительно оси направляющей втулки; б – погрешность базирования режущего инструмента; р – погрешность, зависящая от режимов резания; j – погрешность, возникающая при обработке за счет отжатия инструмента; и – погрешность, учитывающая биение инструментального блока в шпинделе станка; д – погрешность, появляющаяся в результате копирования поверхности при обработке.

Все многообразие оборудования для ремонта фасок седел клапанов сводится к двум типам в зависимости от способа базирования режущего инструмента относительно оси втулки клапана. Первый тип - базирование по вращающемуся во втулке направляющему пилоту. Ко второму типу базирования относятся технологии с неподвижным пилотом, жестко установленным во втулке и вращающимся на нем режущим инструментом.

Проведен метрологический расчет параметров образования погрешностей по двум типам базирования. Получены зависимости, характеризующие точность восстановления седла клапана по критерию биения рабочей фаски. Установлено, что большей точностью обладает второй тип базирования.

Результаты расчета величины съема металла при обработке фаски выпускного седла Д-245 в зависимости от смещения оси направляющей втулки для двух типов базирования режущего инструмента приведены на рис. 2.

Рис.2 Результаты расчета величины съема металла при обработке фаски выпускного седла Д-245 в зависимости от величины смещения оси направляющей втулки. 1 – обработка на оборудовании по I типу базирования; 2 – обработка на оборудовании по II типу базирования.

es - верхняя граница поля допуска размера, em - математическое ожидание, ei – нижняя граница поля допуска

В соответствии с изложенным сформулированы основные направления совершенствования технологии ремонта деталей клапанной группы:

- повышение параметров точности базирования направляющей втулки за счет входного контроля ее геометрических параметров и технологических мер, снижающих образование погрешностей базирования при замене;

- повышение параметров точности обработки фаски седла за счет применения технологических мер, снижающих образование погрешностей при обработке;

- улучшение условий контактирования клапана с коромыслом за счет повышения качества обработки торца клапана.

В четвертой главе приведены результаты разработки комплекса средств контроля деталей и сопряжений клапанной группы, приведены результаты исследований параметров геометрии и герметичности деталей клапанной группы поступающих в ремонт головок блока. Исследованы величины и формы износа рабочих поверхностей деталей в процессе работы дизеля, установлены взаимные связи геометрических параметров изношенных деталей с герметичностью сопряжения клапан – седло. Выборка составила 140 сопряжений головок блока Д-245 и Mielec SW-680 с наработкой 6…10 тыс. мото-ч.

В результате исследований установлено:

С увеличением наработки направляющие втулки выпускных сопряжений изнашиваются со смещением оси образующих поверхностей отверстия. Характерного значительного смещения осей втулок впускных сопряжений не обнаружено, т.к. их износ по диаметру отверстия в 1,5…3 раза меньше износа выпускных втулок, значения смещения осей находятся в пределах погрешности средства измерения. Характер смещения осей направляющей втулки и седла выпускных сопряжений двигателя Д-245 показан на рис. 3.

Направление смещения оси втулки в продольной плоскости сечения – поворот нижней части втулки в сторону оси коромысел. В поперечной – 180о…225о в сторону оси коромысел. Максимальная величина смещения – 0,20 мм для Д-245 и 0,30 мм для SW-680.

Характер искажения формы фаски седла наследует основное направление смещения оси и формы искажения направляющей втулки при износе. Наиболее частые отклонения относительного смещения приходятся не в плоскости качания коромысла, а под углом к ней и направлены к центру камеры сгорания. В отличие от втулок, в относительном смещении осей седел впускных сопряжений наблюдается та же закономерность. Причем средняя величина овальности больше таковой у выпускных седел - максимальные значения биения впускных седел составляют 0,34 мм, выпускных – 0,22 мм.

Выявленное характерное направление изнашивания седел можно объяснить следующим.

Седла клапанов впускных и выпускных сопряжений находятся в разных тепловых условиях – разница температур седел в диаметрально противоположных точках от центра камеры сгорания к периферии составляет до 30о для впускных и до 80о для выпускных седел. Следовательно, направленность износа выпускных седел может определяться увеличением интенсивности пластической деформации из-за неравномерного распределения температур. Однако, большая величина овальности впускных клапанов указывает на преобладание динамических факторов над тепловыми. Этому не противоречит значительная разница в износе направляющих втулок, т.к. по результатам расчета, с учетом зазоров при тепловом расширении деталей, тарелки клапанов во втулках могут колебаться в поперечном направлении с амплитудой до 0,142 мм (впуск) и 0,098 мм (выпуск).

Рис. 3 Направленный износ деталей клапанной группы двигателя Д-245: а – смещение оси выпускных направляющих втулок (черный маркер – смещение в верхнем поясе, белый – в нижнем); б – биение выпускных седел

Определены средние скорости изменения параметров деталей клапанной группы по наработке. Для выпускных сопряжений деталей клапанной группы дизеля Д-245:

Износ отверстия направляющей втулки: iвт=0,052 мм/тыс. мото-ч. Закон изменения параметра: U(t)=0,003t2+0,02 t +11,00

Смещение оси направляющей втулки: iо=0,026 мм/тыс. мото-ч, U(t)= 0,026 t +0,026

Биение седла: iс=0,039 мм/тыс. мото-ч, U(t)=0,0013t2+0,026t+0,02

Изменение герметичности клапанных пар: iв= - 6,35кПа/тыс. мото-ч; Ux(t)= -0,903t2 - 0,03t + 77,3

Перекосы клапана в продольной оси двигателя способствуют более раннему снижению герметичности клапанных пар. Перераспределение материала торца клапана с образованием волнистой концентрической поверхности, форма пятна контакта на бойке коромысла и соответствующее направление износа фаски седла наблюдалось у 43% исследуемых сопряжений (рис. 4).

а)

б)

в)

Рис. 4 Характерные дефекты деталей клапанной группы при отклонении от соосности в результате неравномерного распределения действующих сил: а - форма пятна контакта на бойке коромысла, б - перераспределение материала торца клапана с образованием волнистой концентрической поверхности; в - направленный износ фаски седла

В пятой главе представлены результаты исследования в виде технологических средств и методов, обеспечивающих повышение качества ремонта, средств измерений для точного исследования параметров деталей и сопряжений клапанной группы. Представлены результаты лабораторных и эксплуатационных испытаний.

Прибор для контроля отклонения от соосности отверстия и базовой поверхности направляющей втулки КИ-28198-ГОСНИТИ (рис. 5а). При производстве втулок в большинстве случаев производится механическая обработка только внешней поверхности втулки - бесцентровое шлифование посадочного места втулки в ГБЦ. Прибор разработан для проверки следующих отклонений:

- эксцентриситет - смещение осей отверстия и базовой поверхности;

- угловое смещение осей отверстия и базовой поверхности;

- эллипсность базовой поверхности.

а).

б).

в).

Рис. 5 Комплект измерительных средств для повышения качества контроля запасных частей и выполняемых технологических операций: а - прибор для контроля отклонения от соосности отверстия и базовой поверхности направляющей втулки КИ-28198-ГОСНИТИ, б - прибор для измерения биения фаски клапана КИ-28197-ГОСНИТИ, в – универсальный вакуум – тестер на основе микропроцессорного комплекса КИ-28229-ГОСНИТИ.

Прибор для измерения биения фаски клапана КИ-28197-ГОСНИТИ (рис. 5б). Отличительные особенности прибора:

- базирование клапана осуществляется на шариковых опорах, что способствует исключению погрешности от дефектов на поверхности стебля клапана и повышает точность измерений;

- возможность измерения изгиба стержня;

- диапазон длин измеряемых клапанов – 70…260 мм;

- повышенная жесткость.

Pages:     | 1 || 3 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»