Методика проведения работ

1. Изобразить нижеприведенный эскиз детали в отчёте. Определить величины полей допусков T и их центры для всех геометрических параметров детали. Результаты записать в отчёт.

2. Измерить микрометром диаметральные размеры всех деталей, а штангенциркулем их линейные размеры. Полученные результаты занести в таблицу 1 отчёта.

Рисунок 1.1 Эскиз детали

Таблица 1 – Результаты измерений

№ детали			70  0,1	100  1
1
2
...
n
xср
Rx
x

3. Определить по формуле (1) математические ожидания x_ср для каждого измеренного параметра детали; по формуле (2) размахи распределения размеров R_x ; по формуле (3) средние квадратические отклонения _x . Результаты вычислений занести в табл. 1.

4. Для каждого измеренного параметра детали необходимо задаться своим количеством интервалов k_i (от 5 до 10) и определить размеры интервалов _i , разделив размах распределения R_x на принятое количество интервалов k_i . Занести границы интервалов в таблицы 2 ... 5 отчёта.

5. Определить частоты m попадания измеряемого параметра в каждый интервал и частости m/n. Результаты занести в таблицы 2 ... 5.

Таблица 2 – Интервалы размеров 

№ интервала	Границы интервала	частота m	частость m/n
1	Dmin…Dmin + D
2	Dmin + D …Dmin+2D
…	…
ki	Dmax – D …Dmax

6. Построить на рис. 1 ... 4 отчёта гистограммы и кривые фактического распределения размеров (полигоны распределения). На каждом рисунке изобразить наиболее подходящий теоретический закон распределения с учётом его поля рассеивания  (см. пример в Приложении 1).

Для построения кривых фактического распределения (полигонов распределения) по оси абсцисс откладывают размеры деталей с обозначением интервалов, а по оси ординат откладывают частоты m или частости m/n, то есть количество деталей данных размеров в каждом интервале или их вероятности. Соединив середины верхушек столбиков гистограммы, получают полигон распределения.

7. Определить систематические погрешности _н по каждому параметру детали, путём сравнения центра поля допуска T с математическим ожиданием x_ср.

8. Оценить запасы точности обработки  для будущей партии деталей. При этом следует учитывать систематические ошибки, например,

.

9. Оценить процент брака .

,

где Н – количество деталей не попадающих в допуск T .

В приложении 1 приведен пример построения графиков.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №2

“ИССЛЕДОВАНИЕ ИЗНОСА ЦИЛИНДРОВ ДВС”

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: изучить закономерности износа цилиндров ДВС.

ЗАДАЧИ: 1) научиться использовать инструменты и приборы для контроля цилиндров ДВС; 2) изучить дефекты цилиндров и закономерности их проявления; 3) построить эпюры геометрического износа цилиндров.

НЕОБХОДИМОЕ ОБОРУДОВАНИЕ, ИНСТРУМЕНТЫ,

МАТЕРИАЛЫ

1. Штангенциркуль ШЦ–0–125–0, ГОСТ 166–80.

2. Нутромер индикаторный (цена деления 0,01 мм).

3. Линейка измерительная (цена деления 1 мм).

4. Цилиндры различных изношенных ДВС.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Износ рабочей поверхности цилиндров выражается в увеличении диаметра отверстия и сопровождается искажением его геометрической формы. В результате износа цилиндрическая поверхность по длине приобретает форму неправильного конуса, а по сечению диаметра – овала. Причем, износ цилиндра (гильзы) в верхнем поясе (положении поршня в верхней мертвой точке) является больше, чем в среднем и нижнем поясах. На рисунке 1 показана гистограмма давления газов за поршневыми кольцами ДВС, а на рисунке 2 - силы давления поршня N на стенку цилиндра. Эти данные позволяют уяснить суть явлений, обуславливающих износ цилиндров (гильз) ДВС.

Основными причинами, вызывающими износ цилиндров на конус, являются истирающие действия поршневых колен и газовая химическая коррозия. Так, известно, что при воспламенении (взрыве) рабочей смеси происходит прорыв газов под кольца, особенно много - под верхнее (рисунок 1), в результате чего увеличивается давление поршневых колец на стенку цилиндра и ухудшаются условия смазки. Высокая температура в конце сгорания топлива также ухудшает условия смазки за счет снижения вязкости масла и прочности масляной пленки, так как в условиях граничного трения сопрягаемые поверхности более интенсивно подвергаются действию газово–химической коррозии и продуктов сгорания - углекислого газа, сернистого газа, атомарного кислорода, водяного пара, органических кислот (муравьиной, уксусной, угольной, серной, азотной) и других веществ. Также интенсивно изнашиваются цилиндры ДВС при частых остановках и пусках, особенно в зимнее время, так как в этих условиях эксплуатации сильно нарушается нормальный тепловой режим работы двигателя.

Рисунок 2.1 – Гистограмма давления газов за поршневыми кольцами

Рисунок 2.2 – Схема сил, действующих в кривошипно–шатунном механизме

Причиной появления овальности цилиндра при его износе (особенно заметно в среднем поясе) является неравномерное давление поршня на стенки цилиндра (гильзы) (рисунок 2). В плоскости качания шатуна на стенку цилиндра дополнительно воздействуют боковые силы от поршня. В результате износа зазор между стенками цилиндров и поршнями зачастую увеличивается сверх допустимого, что приводит к падению компрессии и мощности мотора, увеличению расхода топлива и масла на угар.

Таким образом, долговечность гильз определяется величиной износа их в верхнем и среднем поясах. Для повышения ресурса иногда цилиндры в верхней части снабжены вставками из жаропрочного, износостойкого, кислотоупорного, легированного чугуна – нирезиста. Введение в конструкцию гильз вставок и покрытие верхнего поршневого кольца пористым хромом значительно повышают долговечность этих деталей.

Способы ремонта цилиндров ДВС.

Восстановить нормальную работу пары “цилиндр–поршень” это значит обеспечить первоначальные зазоры в сопряжении. В настоящее время существует несколько способов восстановления этих деталей:

1. Расточка, шлифовка и хонингование цилиндров в блок-картере двигателя под больший ремонтный размер и постановка увеличенных по диаметру ремонтных поршней. При этом способе количество ремонтных размеров составляет 2 ... 3, так как ограничена прочность стенок между цилиндрами.

2. Проточное осталивание или хромирование цилиндров с последующей механической обработкой по предыдущему способу.

3. Ремонт блоков ДВС со съёмными (вставными) гильзами производят переустановкой гильз (перегильзовкой) номинального или ремонтного размеров с подбором соответствующих поршней к ним.

Сборка деталей с предварительной сортировкой их по группам в моторостроении применяется для таких сопряжений как цилиндр-поршень, верхняя головка шатуна – поршневой палец, поршневой палец –бобышки поршня, толкатель – направляющая втулка и др. Так, выпускаемые цилиндры и поршни каждого номинального и ремонтных размеров двигателей Заволжского моторного завода (ГАЗ–51, ГАЗ–53А, ГАЗ–24) разбиваются на 5 групп через 0,012 мм; для моторов ЗИЛ-130 - на 6 групп через 0,01 мм; на 4 группы через 0,01 мм в двигателях ЯМЗ–236/238 и т.д.

Групповой подбор деталей указанных сопряжений необходим и в авторемонтном производстве, так как сборка этих сопряжений зачастую ведется с использованием деталей как из числа запасных, так и восстановленных. Каждый последующий ремонтный размер цилиндра (гильзы) больше предыдущего на величину ремонтного интервала регламентированного ремонтным размером поршня той или иной группы.

Методика определения ремонтного размера.

Первоначально цилиндр имеет номинальный размер . После определенной наработки двигателя гильза неравномерно износилась. Больший диаметр овала имеет размер . Тогда новый ремонтный размер гильзы в мм определяют по формуле

где – новый (ремонтный) размер цилиндра, мм;

– предыдущий (номинальный) размер цилиндра, мм;

– величина наибольшего одностороннего износа, мм;

– минимальный односторонний припуск на обработку, мм.

На рисунке 3 представлено сечение цилиндра (гильзы) в месте наибольшего износа.

Рисунок 2.3 – Сечение цилиндра (гильзы)

Величина определяет ремонтный интервал, который можно регулировать величиной припуска на обработку, чтобы гильза и поршень в результате оказались в нужных ремонтных группах (I–м ремонтном, II–м ремонтном и т.д. размерах). Предельно допустимые ремонтные размеры конкретных деталей определяются исходя из заданного запаса прочности, глубины термообработанного слоя и других факторов.

Отверстия цилиндров в сплошных блоках и отверстия в сменных гильзах растачиваются, шлифуют и хонингуют с той же установочной базой (у гильз по посадочным пояскам) для сохранения первоначальной оси. Растачивание ведут на специальных вертикально–расточных станках модели 2Е78П (рис. 4) и др. Хонингуют на специальных вертикально–хонинговальных станках типа 3Г833 (рис. 5) и др. При этом на поверхности цилиндра получается сетка как на рис. 6. Черновое хонингование ведут хонинговальными головками с брусками К310-ОСТ1К и др., окончательное – брусками КЗМ20СМ1 К и др.

Рисунок 2.4 - Общий вид станка для расточки цилиндров модели 2Е78П

Рисунок 2.5 - Общий вид станка для хонингования цилиндров

модели 3Г833

При растачивании цилиндров  80 ... 150 мм снимаются припуски 0,1 ... 0,15 мм на диаметр, а при хонинговании (в зависимости от качества предшествующей механической обработки) в пределах 0,02 ... 0,08 мм. Охлаждающей жидкостью служит керосин.

Рисунок 2.6 - Схема хонингования

Хонингование чугунных цилиндров (гильз) ведется со скоростью вращения хона 60 ... 70 м/мин, стальных 48... 50 м/мин. Радиальная подача при предварительном хонинговании 1,2 ... 2,5 мкм/об, при окончательном 0,5 ... 1 мкм/об. Скорость возвратно–поступательного движения хона составляет обычно 20 % от скорости вращения, то есть 10 ... 15 м/мин. Овальность и конусность после доводки согласно ТУ лежит в пределах 0,01… 0,02 мм.

После обработки цилиндра (гильзы) под номинальный или ремонтный размер подбирают поршни по следующей методике - поршень без колец и поршневого пальца вставляется в цилиндр и между ним и цилиндром со стороны противоположной прорези в юбке поршня протягивается ленточный щуп. При этом определяют усилие протягивания. Так показание динамометра для двигателей ГАЗ должно составлять 22 ... 32 Н при толщине щупа 0,05 мм и ширине 12 мм, для моторов ЗИЛ–130 данное усилие должно быть 35 ... 40 Н при толщине щупа 0,08 мм и ширине 13 мм. Кроме подбора по размеру поршни подбираются еще и по массе в комплекте для данного двигателя. Разница в массе поршней для одного мотора ГАЗ-53А не должна превышать 4 г, для ЗИЛ-130 – 8 г, ЯМЗ-236/238 – 12г.