CC BY
15
УДК 621.436: 539.4.014
ИССЛЕДОВАНИЕ ИЗМЕНЕНИЯ ТОПОГРАФИИ РАБОЧЕЙ ПОВЕРХНОСТИ ВТУЛКИ ЦИЛИНДРА В ПРОЦЕССЕ СБОРКИ СУДОВОГО МАЛОРАЗМЕРНОГО ДИЗЕЛЯ
6Ч9,5/11
Н.М Вагабов
Дагестанский государственный технический университет, г. Махачкала
В конструкциях большинства судовых дизелей (СДВС) втулки, головки с блоком цилиндров образуют групповые резьбовые соединения.
Технологический процесс сборки таких соединений предусматривает затяжку шпилек крепления расчетным, одинаковым для каждого цилиндра усилием на ключ и в строго определенной последовательности, как правило, начиная от средних шпилек к крайним [1].
Одним из показателей качества сборки дизелей является геометрическая точность их элементов и в первую очередь трущихся поверхностей таких ответственных деталей, как втулки цилиндров. Отклонения параметров точности рабочих поверхностей, такие, как овальность, конусо- и бочкообразность, вызванные неравномерными монтажными деформациями и превышающие значения, допускаемые по техническим условиям (ТУ) на сборку, являются фактором, ухудшающим технико-экономические показатели СДВС [2,3 и другие].
И
/ —.. — -- ----
V, ' y o>- --8 4- S. 4 - 4
—4 0 ' 1 4 \ \ 12 12 { \ 4 -s 1. <
0 \ 4 a i: \ V. ч У -4 \
О 4 , S---- V \l f } —4 N 4 ■Л /
А -4 ----- a'
7CD С__—
— --o
4 <0 —4 -4 0 ,4 / / / » 1 ' 4 / 4 1 i ¿
4 0 1 -4 О .4 i i
4 0 -4 i ,0 4 ' *. V ' У * J \ \ i w' /
4 0. -4 —4 4
Рисунок 1. Топография рабочей поверхности втулки цилиндра: а - развертка поперечного профиля по второму сечению втулки: 1 - до сборки; 2 -после сборки; б - топография втулки после сборки дизеля; в - топография втулки до установки в блок-картер.
Одной из причин, вызывающих неравномерные деформации втулок цилиндров, наряду с технологическими ошибками механической обработки сопрягаемых опорных поверхностей, является неравномерная жесткость блок-картера в различных направлениях
из-за сложности конструкции этой литой корпусной детали. Неравномерные деформации по периметру опорного бурта передаются на рабочую поверхность втулки цилиндра и приводят к ухудшению требуемых геометрических параметров точности зеркала цилиндра. Исследование топографии зеркала цилиндра малоразмерного СДВС типа 4Ч9,5/11 выполнено по методике, приведенной в работах [2,4]показало, что ее макрогеометрия до и после сборки существенно отличаются (рис.1). Деформации втулок цилиндров при сборке носят неравномерный характер, как по высоте образующих, так и по периметру поперечных сечений.
Величины радиальных перемещений на различных участках рабочей поверхности втулки цилиндра относительно номинального диаметра 0 95 мм варьируются от 0,01 мм (в направлении оси) до - 0,025 мм (в направлении противоположном оси цилиндра). Поступившая на сборку втулка цилиндров, имеющая первоначально незначительные отклонения от правильной цилиндрической формы после сборки дизеля приобретает существенные (иногда в несколько раз превышающие исходные) геометрические отклонения точности формы зеркала.
Объяснить такое явление можно тем, что неравномерно жесткая верхняя опорная плита блок-картера, под воздействием сил затяжки резьбового соединения, передающихся через опорные бурты втулок, деформируется неравномерно по периметру цилиндров. В сопряжении исходная жесткость деталей до сборки, может усилиться в результате сборки из -за дополнительных напряжений сжатия после затяжки группового резьбового соединения. Сборочный узел можно представить, как сложную пространственную систему, имеющую неравномерный характер напряженного состояния по всему объему. У судового малоразмерного дизеля 4Ч9,5/11 двенадцать резьбовых шпилек крепления, в соответствии с требованиями технологического процесса затягиваются одинаковым моментом на ключ. Однако, сопряжение имеет в своем составе элементы с различной жесткостью контактных поверхностей. Поэтому, деформации, вызванные силовым взаимодействием деталей, могут носить неравномерный характер.
Для качественного анализа равномерности распределения контактных давлений на поверхностях стыка головок, втулок и блок-картера применялся визуальный метод. В последующем результаты анализа сопоставлялись с результатами измерения геометрических параметров точности цилиндров. Для сравнительной оценки геометрической точности втулок цилиндров использовались значения величин овальностей поперечных сечений цилиндров, измеренных после сборки дизеля.
Рисунок 2. Контактные отпечатки на бумаге в стыке блок-картера и головки третьего и четвертого цилиндров.
Методика экспериментального исследования заключалась в следующем. Вначале закладывали в стык по контуру сопряжения вместе с прокладкой плотную белую и черную копировальную бумаги, затягивали гайки моментом, обеспечивающим плотность газовых стыков и соблюдение условий прочности резьбового соединения. Значения моментов на
ключ соответствуют значениям, регламентированным техническими условиями на сборку дизеля 4Ч9,5/11. По характеру и интенсивности окраски отпечатка оценивалась равномерность распределения контактных давлений на опорную поверхность бурта втулки цилиндра. На рис. 2 показан пример полученных отпечатков на бумаге, характеризующих распределение контактных давлений на опорную поверхность после затяжки резьбы.
Основные выводы:
- одинаковые моменты затяжки шпилек в групповом резьбовом соединении малоразмерного дизеля не позволяют достигнуть равномерных контактных давлений по периметру опорного бурта втулки цилиндра из-за неравномерной жесткости верхней плиты блок-картера, на которую опираются втулки;
- неравномерные контактные давления на опорном бурте вызывают неравномерные сборочные деформации и, как следствие - отклонения геометрической точности рабочей поверхности втулки цилиндра.
Библиографический список:
1. Новиков М.П. Основы технологии сборки машин и механизмов. М.: Машиностроение. 1969. 632 с.
2. Билик Ш.М. Макрогеометрия деталей машин. М.: Машиностроение, 1973. 344 с.
3. Бочкарев В.Н. , Яхъяев Н.Я. Технологическая наследственность в управлении качеством судовых машин и механизмов. Монография. Дагестанский филиал АНСССР. Махачкала, 1990, 200 с.
4. Яхьяев Н.Я. Прогнозирование искажений формы рабочих поверхностей втулок цилиндров дизелей при сборке // Проблемы машиностроения и надежности машин. 2002. № 5.С.72-77.
5. Яхъяев Н.Я. Влияние усилий и последовательности затяжки групповых резьбовых соединений на качество сборки дизелей. // Вестник машиностроения 1991. №4. С. 27-28.
