CC BY
18
УДК 621.882.085/.086.004
Н.М. Вагабов, М.Г. Вердиев, Т.Э. Саркаров
СПОСОБ УМЕНЬШЕНИЯ СБОРОЧНЫХ ДЕФОРМАЦИЙ ВТУЛОК ЦИЛИНДРОВ (ВЦ) ПУТЕМ ИСПРАВЛЕНИЯ ПОГРЕШНОСТЕЙ ФОРМЫ БАЗОВЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ ПОЯСКОВ БЛОК-КАРТЕРА
N.M. Vagabov, M. G. Verdiyev, T.E. Sarkarov
WAY TO REDUCE THE ASSEMBLY DEFORMATION OF CYLINDER BUSHINGS (CC) BY CORRECTING THE ERRORS OF THE FORM OF BASE SURFACES OF BLOCK-CRANKASE BELTS.
Приведены результаты исследования напряженно-деформированного состояния втулок цилиндров судового дизеля. Разработан метод уменьшения деформаций деталей цилиндро-поршневой группы путем исправления погрешностей формы базовых поверхностей поясков блок-картера. Показаны факторы, влияющие на отклонение макрогеометрии цилиндров при сборке. Даны рекомендации по уменьшению деформаций втулок цилиндров технологическим способом.
Ключевые слова: цилиндро-поршневая группа, блок-картер, коленчатый вал, компенсатор, дизель.
The results of investigation of the stress-strain state of marine diesel cylinder bushings aregiven. A method to reduce the deformation of parts of the cylinder-piston group by correcting errors in the form of base surfaces of the block crankase belts is developed. The factors affecting on the deflection of cylinders macrogeometry during assembly is shown. Recommendations on reduce of the cylinder bushings deformations technological by method are given means.
Keywords: cylinder-piston group, block-crankcase, crankshaft, the compensator, diesel.
Введение. В конструкциях большинства судовых дизелей втулки цилиндров, головки цилиндров, коленчатый вал с блок-картером образуют групповые резьбовые и прессовые соединения. Силы затяжки, передаваемые на детали через силовые шпильки, должны создавать равномерные контактные давления по всему периметру стыка деталей и обеспечивать надежность соединения деталей в узле.
Постановка задачи. Результаты проведенных испытаний показали, что одним из постоянно действующих факторов, влияющих на неравномерную деформацию ВЦ при сборке является неравномерная деформация посадочного пояска блок-картера. Указанная неравномерность является следствием переменной жесткости его верхней опорной плиты. Поэтому, для повышения геометрической точности ВЦ был разработан способ, основанный на исправлении погрешностей формы базовых поверхностей поясков блока, на операциях механической обработки.
Основная часть. Практическая реализация данного способа заключается в следующем:
• блок цилиндров, соединенный с коленчатым валом, поступает на операцию чистовой расточки отверстий; момент затяжки опор этого вала Мзат=100Нм,
Вестник Дагестанского государственного технического университета. Технические науки. № 21, 2011.
А-
соответствующий техническим требованиям (ТТ) на сборку дизеля, приводит к
деформациям блока и его посадочных поясков;
• производят чистовую расточку поверхностей посадочных поясков и тем самым исправляют их форму, искаженную деформациями блока;
• блок с отверстиями подается на сборку; после снятия технологического вала отверстия в блоке приобретают форму обратную той, которая возникает у них при сборке дизеля;
• окончательно собирают узел блок-картер — втулки цилиндров— коленчатый вал — головки цилиндров, в котором преднамеренно искаженная форма отверстий блока выполняет роль компенсатора его неравномерной сборочной деформации от усилий затяжки
подшипников коленчатого вала и уменьшает деформации.
Использование описанного способа обработки и сборки дизеля 4Ч8,5/11 позволило уменьшить неравномерность деформаций втулок цилиндров с 0,035 мм до 0,015мм, т. е. более чем в 2 раза.
Выполненные в исследования влияния сил и последовательности затяжки шпилек ГРС на деформацию втулок цилиндров совпадает с результатами исследований, выполненных для автомобильных двигателей А.Г. Кесарийским [1]. Использованные им лазерно-интерференционные методы позволили измерить и представить картину перемещений не только в виде пространственных полей, но и в виде временных последовательностей. На рис. 1 приведены результаты эксперимента с применением лазерно-интерференционных методов: фотография панорамной голографической интерферограммы зеркала цилиндра, панорамная развертка срединных линий интерференционных полос, выполненная в прямоугольных координатах, и профиль формоизменения сечения цилиндра. На рис. 2 показана серия графических изображений, приведенная в работе [1] и отражающая изменения сечения цилиндра двигателя ЗМЗ 406 по мере увеличения числа затянутых болтов, при штатной сборке головки с блоком цилиндров. Это свидетельствует о необходимости учета фактора последовательности и точности усилий затяжки силовых шпилек при исследовании формирования геометрической точности цилиндров после сборки дизеля.
Учитывая фактор влияния последовательности и сил затяжки шпилек ГРС на формирование точности формы цилиндров, представляет научный и практический интерес для более подробного исследования вопроса о возможности применения заданного уровня неравномерности затяжки в целях управления НДС исследуемого узла, что открывает новые возможности повышения точности сборки ГРС без внесения изменений в его конструкцию, т.е. технологическим способом.
Заключение. Выполненное исследование точности и механической напряженности втулок цилиндров и блок-картера в процессе сборки судовых малоразмерных дизелей позволило сделать следующие выводы:
1. Разработанная методика исследования напряженно-деформированного состояния рассматриваемого ГРС, основанная на тензометрировании деформаций и напряжений показала свою эффективность и информативнось. Погрешность измерений не превысила 8%.
Панорамная раэвЕРТко интерсерогроммы , пол&ченноя при эотяжке коепежо N1 и N2 с моментом 1 кГшМ.
Рис.1 Результаты исследования деформации зеркала цилиндра при затяжке крепежа
головки блока цилиндров
Рис. 2 Формоизменение сечения цилиндра при затяжке крепежа головки цилиндров
и блок-картера
2. Влияние на деформацию ВЦ оказывает как затяжка крепежа головок цилиндров, так и опор коленчатого вала. Все ВЦ после сборки деформируются неравномерно и характер их деформации соответствует данным, полученным при статистическом анализе результатов измерения втулок серийных дизелей и результатов предварительных расчетов.
3. Овальность втулок находилась в пределах от 0,005 до 0,035мм при наибольших значениях в третьем и втором цилиндрах. Большие оси овалов располагаются в плоскости качания шатуна, т.е. совпадают с направлением овальности посадочных поясков блока
-I-
при их измерении без втулок.
4. На деформацию втулок цилиндров большее влияние оказывает искаженная форма отверстий посадочных поясков, с которыми сопрягается цилиндровая втулка, а деформация втулки от приложения изгибающего момента Мизг к опорному торцу менее значительна.
5. Анализ результатов исследования процесса сборки дизеля с втулками цилиндров и без них показал значительное влияние жесткости самих втулок на деформацию деталей сопряжения Б-Г-ВЦ.
6. Втулки цилиндров деформируются от усилий затяжки крепежа главным образом до тех пор, пока поверхности сопрягаемых деталей полностью прилегают друг другу, т.е. до полной выборки всех технологических зазоров между деталями.
7. Для повышения геометрической точности ВЦ разработан новый способ, основанный на исправлении погрешностей формы базовых поверхностей поясков блока на операциях механической обработки, что позволило уменьшить неравномерность деформаций втулок цилиндров с 0,035 мм до 0,015мм, т. е. более чем в 2 раза.
8. Учитывая установленную весомость фактора влияния на деформацию ВЦ неравномерной жесткости верхней опорной плиты блок-картера, необходимо провести более детальные исследования жесткости и разработать конструкторско-технологические способы, повышающие точность формы ВЦ и качество сборки дизелей.
Библиографический список:
1. Кесарийский А. Г. Разработка лазерно-интерференционных средств исследования напряженно- деформированного состояния деталей и узлов ДВС. диссертация.. .кандидата технических наук. 05.05.03. Х.; Павлоград, 2005. —241 стр.
2. Гинцбург Б.Я. О приспособляемости поршневых колец к деформациям цилиндров. - Тр./ЦДАМ, 1946, № 101
3. Бочкарев В.Н., Яхьяев Н.Я. Расчетно-экспериментальные модели напряженно-деформированных деталей сложной конструкции Монография/ АН СССР, Даг. ФАН, Даг. книгоиздат.- Махачкала, 1988. — 173с., ил.
4. Бочкарев В.Н., Яхьяев Н.Я. Технологическая наследственность в управлении качеством судовых: лиши и механизмов. Монография/ АН СССР, Даг. ФАН, Даг. книгоиздат.- Махачкала, 1990. — 200с., ил.
5. Искрицкий Д.Е. Строительная механика элементов машин. - Л., «Судостроение», —1970, 448 с.
6. Королевский Ю.А. Экспериментальная проверка напряженного состояния втулок рабочих цилиндров двигателей марки 8НВД-36: Отчет/Гипрорыбфлот; Тема 1327.— Л., 1996.
7. Гурвич И.Б. Исследование путей повышения износостойкости цилиндров, поршней и поршневых колец автомобильных двигателей. - Сб.: Повышение износостойкости деталей двигателей внутреннего сгорания. - М., «Машиностроение», 1972.
8. Булатов В.П., Рохлин А.Г., Яхьяев Н.Я. Аналитическое и экспериментальное определение напряжений и деформаций в сопряжении гильза цилиндра - моноблок при сборке судовых дизелей типа М400 и М401. [Текст] //Двигателестроение, 1979, №12, с.45-47.
