Способ ремонта цилиндропоршневой группы двигателей внутреннего сгорания

Изобретение относится к области технологических процессов при ремонте металлических конструкций, и в частности при ремонте цилиндропоршневой группы двигателей внутреннего сгорания (ДВС), пример, двигателей КамАЗ. Установку поршня осуществляют путем центрирования по днищу канавки под компрессионные кольца, последующего ориентирования по одной из боковых поверхностей упомянутой канавки за счет поджатия в патроне токарного станка вращающимся упором, и окончательного зажатия поршня с помощью кулачков, выполненных с выступами по форме упомянутой канавки. Изобретение позволяет осуществлять качественный ремонт на предприятиях при восстановлении ДВС автомобилей, сельскохозяйственных, строительных и дорожных машин, а также обеспечивает пробег двигателей с отремонтированными поршнями не менее 80% ресурса двигателей. 1 ил.

 

Изобретение относится к области технологических процессов машиностроения, ремонта металлических конструкций, а в частности к технологии ремонта цилиндропоршневой группы двигателей внутреннего сгорания (ДВС).

Изобретение позволяет предлагаемым способом увеличить ресурс цилиндропоршневой группы (ЦПГ) двигателя внутреннего сгорания после ремонта, повысить надежность и работоспособность двигателя в целом.

Технология может быть использована при ремонте и восстановлении ЦПГ ДВС автомобилей, сельскохозяйственных, строительных и дорожных машин.

Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является технология осуществления способом базирования поршня на станке с целью проточки канавок под поршневые кольца и устройство для осуществления предлагаемого способа.

Поршни двигателей, поступающих в ремонт, имеют износ канавок компрессионных колец. Износы остальных поверхностей поршня в большинстве случаев не превышают допустимых пределов, оговоренных документацией, в том числе по поверхностям маслосъемной канавки.

Известен способ восстановления деталей машин (аналог [1]), (Тавлыбаев Ф.Н, патент RU №2005033 от 30.12.1993, МПК B23P 6/00), заключающийся в восстановлении ширины изношенных канавок поршня сдвигом металла перемычек между канавками и прорезки технологической канавки для восстановления последней канавки.

Недостатком данного технического решения является следующее:

- способ требует последующей проточки канавок с применением стандартного базирования поршня на станке при обработке канавок, например, по наружным поверхностям юбки поршня, что не обеспечивает достаточную точность ремонтируемого участка по сравнению с заводскими нормативами, т.к. базирование производится по поверхности, не являющейся цилиндрической и имеющей эллипсность и конусность поверхности поршня.

Предлагаемое техническое решение направлено для обеспечения наиболее точного базирования поршня перед механической обработкой канавок профильными резцами с одной их установки и может быть использовано при ремонте цилиндропоршневой группы ДВС. При ремонте и восстановлении поршневой группы ДВС чаще всего используют технологию проточки в них канавок под ремонтные кольца, при этом в качестве базовой поверхности используют юбку поршня или наружную поверхность огневого пояса. Проблема состоит в том, что базы, которые использовались на заводе-изготовителе в производстве при обработке поршней и проточке канавок, удаляются (срезаются) на последних операциях, а юбка поршня не может использоваться для базирования, так как имеет овальность и бочкообразность, допускаемые конструкторской документацией в чертеже порядка 0,4…0,5 мм. Лишь в некоторых конструкциях поршней закладываются технологические сохраняемые базовые поверхности в виде поясков на внутренней поверхности юбки поршня.

Наиболее близким к заявленному техническому решению является базирование поршня в патроне станка за огневой пояс с упором в днище поршня и выверкой его положения по минимальному биению [2] (прототип: Хрулев А.Э. «Ремонт двигателей зарубежных автомобилей», изд-во «За рулем», 1998 г., стр.274-286). Недостатком указанного способа является то, что при этом требуется установка поршня по минимальному биению при помощи индикатора.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение надежности и работоспособности ДВС за счет применения технологии восстановления поршневой группы путем проточки канавок компрессионных колец и устройства для его осуществления.

В предлагаемом способе для базирования при ремонте поршня в качестве базовых поверхностей используются торцевые поверхности и днище компрессионной канавки, которые практически не изнашиваются в процессе эксплуатации ДВС. С этой целью изготавливаются специальные кулачки и поджим со стороны днища поршня. Обработка производится профильными резцами с одной установки.

Сущность изобретения поясняет чертеж на фиг.1 (способ базирования поршня для проточки канавок компрессионных колец при ремонте) и состоит в следующем. Дефектовка поршней перед ремонтом сводится в основном к визуальному осмотру для выявления грубых забоин и повреждений, крупных трещин в районе камеры сгорания и нирезистовой вставки, прогаров. У поршня допустимы: износ графитового покрытия, зачистка отдельных забоин на головке и юбке, риски в отверстии под поршневой палец, трещины по кромке камеры сгорания, но не должно быть забоин, выходящих на канавку компрессионного кольца. Перед дефектовкой и ремонтом поршни промывают и очищают от нагара (особенно тщательно очищают поверхность канавок компрессионного кольца). Нагар хорошо удаляется капроновой щеткой после выпаривания поршней в течение 30 мин в растворе «Лабомид-203» при температуре 80°C. Нельзя применять для очистки острые металлические предметы - шаберы, шила и т.п.

Протачивать канавки компрессионных колец поршня нужно на токарном станке с применением специальных кулачков фиг.1 поз.1. Расположение, фиксация и обработка поршня фиг.1 поз.2 в патроне фиг.1 поз.3, имеющего упоры фиг.1 поз.4 станка фиг.1 поз.5, осуществляется по днищу и одной из боковых поверхностей компрессионной канавки. Специальные кулачки 1 имеют выступы по форме упомянутой канавки шириной 4,5…4,8 мм. Базовые поверхности кулачков 1 (поверхности А и Б) обработаны на этом же станке в собранном состоянии. Биение базовых поверхностей не должно превышать 0,05 мм. Использование компрессионной канавки в качестве базовой поверхности допускается вследствие незначительности ее износа, а также потому, что при изготовлении нового поршня она обрабатывается с одной установки одновременно с канавками под компрессионные кольца. Поршень 2 центрируется сначала по днищу канавки (поверхность Б), затем за счет поджатия в патроне 3 вращающимся упором 4 со стороны камеры сгорания происходит ориентирование по боковой поверхности А канавки, после чего поршень 2 окончательно зажимают кулачками 1 в патроне 3 станка 5. Протачивать компрессионные канавки можно раздельно или одновременно. Проточка двух компрессионных канавок ведется одновременно за счет установки резцов фиг.1 поз.6 в специальный резцедержатель фиг.1 поз.7, позволяющий регулировать вылет резцов и расстояние между ними. Профиль канавки обеспечивается специальной заточкой резцов. Припуск на обработку (0,5 мм) распределяется между двумя поверхностями канавки таким образом, чтобы после обработки не оставалось необработанной поверхности (черноты). Днище канавок обрабатывается касанием носика резца. После обработки поршень должен удовлетворять основным параметрам. В расточенные канавки поршня надо устанавливать ремонтные поршневые кольца, увеличенные по высоте на 0,5 мм.

Для контроля поршня после ремонта разработан комплект контрольной оснастки, включающий ролики измерительные диаметром 3,43 мм, скобу индикаторную СИ 100-160, контрольные приспособления для проверки биения вновь обработанных канавок в соответствии с требованиями чертежа.

Технический результат изобретения достигается за счет того, что можно отремонтировать с использованием такого способа базирования 80% поршней, поступивших на ремонт двигателей внутреннего сгорания, при этом снижается расход запасных частей, новых поршней на ремонт двигателей, появляется возможность наиболее полно использовать ресурс поршней, экономится алюминиевый сплав, необходимый для производства новых поршней. Надежность, качество и эффективность восстановленных поршней двигателей КамАЗ проверены и подтверждены в соответствующих испытаниях.

Способ базирования поршня для проточки канавок компрессионных колец при ремонте может быть применен на предприятиях ремонта двигателей на основе использования восстановленных поршней с целью повышения качества ремонта и увеличения долговечности двигателей.

Описанный способ ремонта позволяет обеспечить пробег двигателей с отремонтированными поршнями не менее 80% ресурса двигателей, отремонтированных с использованием новых поршней, что соответствует установленным требованиям при ремонте двигателей и агрегатов.

Способ ремонта цилиндропоршневой группы двигателей внутреннего сгорания, включающий установку поршня соосно с патроном токарного станка, зажим кулачками патрона с поджимом вращающимся упором и проточку канавок под компрессионные кольца, отличающийся тем, что установку поршня осуществляют путем центрирования по днищу упомянутой канавки, последующего ориентирования по одной из боковых поверхностей упомянутой канавки за счет поджатия в патроне токарного станка вращающимся упором, и окончательного зажатия поршня с помощью кулачков, выполненных с выступами по форме упомянутой канавки.