Содержание к диссертации
Введение
1. Состояние вопроса и задачи исследования 8
1.1. Факторы, влияющие на износостойкость гильз цилиндров
двигателей внутреннего сгорания 8
1.2. Анализ существующих способов восстановления гильз двигателей внутреннего сгорания. 17
1.3. Пути повышения износостойкости гильз цилиндров в двигателях внутреннего сгорания при ремонте 28
1.4. Выводы и задачи исследования 35
2. Теоретические зависимости интенсивности изнашивания для биметаллизированных поверхностей трения 37
2.1. Основные характеристики плоской биметаллизированной поверхности трения 40
2.2. Основные характеристики внутренних цилиндрических биметаллизированных поверхностей трения 48
2.3. Выводы 58
3. Методика экспериментальных исследований 59
3.1. Общая методика исследований 59
3.2. Методика исследования противоизносных и антифрикционных свойств 60
3.3. Методика исследования деформации гильз цилиндров 69
3.4. Методика эксплуатационных испытаний. 72
3.5. Обработка результатов лабораторных, стендовых и эксплуатационных испытаний 73
4. Экспериментальные исследования износостойкости биметаллизированных поверхностей трения 77
4.1. Результаты исследования износостойкости и антифрикционных свойств биметаллюированных поверхностей трения 77
4.2. Результаты исследования деформации гильз цилиндров 89
4.3. Выводы 91
5. Результаты проверки практических рекомендаций по повышению износостойкости цилиндро-поршневой группы двигателей и их экономическая эффективность 93
5.1. Способ биметаллизации поверхности трения гильз цилиндров 93
5.2. Результаты эксплуатационных испытаний 103
5.3. Расчет экономической эффективности 108
5.4. Выводы 111
Общие выводы 112
Список литературы
- Анализ существующих способов восстановления гильз двигателей внутреннего сгорания.
- Пути повышения износостойкости гильз цилиндров в двигателях внутреннего сгорания при ремонте
- Основные характеристики внутренних цилиндрических биметаллизированных поверхностей трения
- Результаты исследования деформации гильз цилиндров
Введение к работе
Современное сельское хозяйство невозможно представить без использования тракторов и комбайнов, оснащенных дизелями повышенной удельной мощности. Надежность машин, используемых в сельском хозяйстве во многом определяет своевременность выполнения работ потери урожая, затраты на производство.
Тяжелые условия эксплуатации тракторов и мобильных сельскохозяйственных
машин, несвоевременное техническое обслуживание, недостаточное количество в
хозяйствах новой техники, увеличение удельных нагрузок, плохое качество новых
машин и их агрегатов являются причиной быстрого изнашивания и выхода
двигателей из строя. База технического обслуживания и ремонта
машинотракторного парка в хозяйствах предназначена для проведения технического
обслуживания и заправки машин нефтепродуктами, устранения отказов и
неисправностей, проведения текущего ремонта и постановки машин на хранение.
Текущий ремонт, выполняемый в процессе эксплуатации машины, заключается в
замене, восстановлении и регулировке отдельных малоресурсных агрегатов, узлов и
механизмов. В тяжелых экономических условиях производители сельхозпродукции
вынуждены самостоятельно осуществлять более сложный капитальный ремонт
техники, ответственных узлов и агрегатов, обеспечивающий восстановление их
ресурса. Упадок ремонтной базы хозяйств, проведение в условиях хозяйств
нерегламентированных работ по капитальному ремонту приводит к снижению
надежности отремонтированной техники [1-5].
» Самым ненадежным агрегатом современных тракторов и комбайнов является
двигатель. На его долю приходится до 50% основных отказов и неисправностей мобильных машин и около 20% трудоемкости технического обслуживания и ремонта. После капитального ремонта эти показатели возрастают на 15-20%. Опыт эксплуатации дизельных двигателей показывает, что после капитального ремонта межремонтная наработка снижается на 68-79%. При этом отказы дизельных двигателей впервые, поступивших в ремонт, связаны, как правило, с изнашиванием и составляют 50-70% от их общего количества. Такими отказами являются:
5 предельный расход масла на угар, прорыв газов в картер (31-33%), снижение мощности, повышенная дымность отработавших газов, затрудненный пуск (11-17%), предельное снижение давления масла (7-9%). Для двигателей, повторно поступивших в ремонт, более характерны внезапные отказы, составляющая 50-60 % от общего количества отказов, что объясняется недопустимым преждевременным износом деталей и плохим качеством ремонта. Установлено, что периодичность текущих ремонтов двигателей уменьшается экспоненциально, что объясняется имеющимися отклонениями поверхностей трения деталей, возникшими в результате изнашивания и невосстанавливаемых при ремонте, так как деталь является годной к эксплуатации [4-11].
Основным источником потерь на трение в двигателе внутреннего сгорания является цилиндропоршневая группа. На её долю приходится от 30 до 70% механических потерь. Примерное распределение энергии топлива н потерь на трение в современном дизельном двигателе приведено в таблице. Снижение потерь энергии на трение в двигателе на 50% может позволить сэкономить 3-17% топлива [33,34].
Наибольшее количество отказов и трудоемкость работ по техническому обслуживанию и ремонту двигателей приходится на детали цилиндропоршневои группы. Исследования тракторов с отремонтированными двигателями ЯМЗ-240 показали, что 30% отказов двигателей приходится на узел «поршень-гильза». В результате износа деталей цилиндропоршневои группы увеличивается расход масла на угар и прорыв газов в картер, снижается эффективная мощность и увеличивается расход топлива, ухудшаются пусковые качества двигателя. В результате естественного износа происходит снижение эффективной мощности до 25% и увеличение расхода топлива до 30%. Повышенный износ гильзы цилиндров в верхнем поясе может вызвать поломку поршневых колец, что может приводить к задирам гильзы цилиндров и повреждению канавки поршня. Износ поршневых колец увеличивает интенсивность изнашивания гильз цилиндров, сокращая их ресурс и увеличивая вероятность отказа [9,12-16].
Основной способ ремонта цилиндропоршневой группы — расточка гильзы цилиндров под ремонтный размер с заменой поршней и колец на соответствующие ремонтные. Такой способ ремонта приводит сокращению ресурса двигателей на 30-50%. Поэтому при обработке под ремонтный размер необходимо вводить дополнительные операции по повышению износостойкости гильз цилиндров [17,18].
Износостойкость гильз цилиндров может быть повышена путем биметаллгоации поверхности трения, под которой понимается выполнение на поверхности трения специальных выемок, заполненных антифрикционным материалом, из которых пополняется его концентрация в зоне трения. Для биметаллизации поверхности трения детали могут иметь дополнительные элементы - накладки и вставки из антифрикционных материалов, выемки на привалочных плоскостях чугунных поршней, заполненные баббитом [115,133-145].
Цель исследования: повышение износостойкости гильз цилиндров дизельных двигателей путем биметаллизации поверхности трения.
Объект исследования - износостойкость рабочей поверхности гильз цилиндров дизельных двигателей ЯМЗ.
Научная новизна. Получены аналитические зависимости, характеризующие интенсивность изнашивания гильз цилиндров с биметадлизированной поверхностью трения. Формула для определения интенсивности изнашивания дополнена характеристикой, учитывающей антифрикционный материал, заполняющий винтовые канавки.
Практическая ценность. Разработаны способ ремонта гильз цилиндров, обеспечивающий увеличение их износостойкости за счет биметаллизации рабочей поверхности, и конструкция гильз цилиндров с винтовыми канавками (Патент №2186234).
Реализация результатов работы. Гильзы, восстановленные предлагаемым
способом, прошли производственную проверку в ОАО
«Большеглушицкремтехсервис» Самарской области, технологический процесс ремонта гильз прошел производственную проверку в условиях ОАО «Ремонтный завод «Хоперский».
Апробация работы. Основные материалы диссертационной работы докладывались на научно-технических конференциях в СГАУ, (Саратов, 2000-2002 г.), на Межгосударственных научно-технических семинарах «Проблемы экономичности и эксплуатации двигателей внутреннего сгорания в АПК СНГ», (Саратов, 2001-2002 г.); на Международной научно-технической конференции «Совершенствование технологии и организации обеспечения работоспособности машин с использованием восстановительно-упрочняющих процессов», (Саратов, 2002 г), на Российской агропромышленной выставке «Золотая осень-2002» (диплом Ш степени и бронзовая медаль - Москва, 2002 г).
Публикации. По теме диссертационного исследования опубликовано 9 работ в
центральной печати и сборниках научных трудов, в том числе, получено два патента
на изобретение. Объем публикаций составляет 2,64 п.л., в том числе только автору
принадлежит 1,19 п.л.
* Сі руктура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из
введения, пяти разделов, общих выводов, списка использованной литературы и приложений. Работа изложена на 127 страницах машинописного текста, содержит 34 рисунка, 6 таблиц. Список литературы содержит 157 источников.
На защиту выносятся:
Аналитические зависимости изнашивания бимегаллизированных поверхностей трения.
Экспериментальное исследование влияния биметалл изации поверхности трения на износостойкость гильз цилиндров.
ф 3. Способ повышения износостойкости гильз цилиндров при ремонте за счет
биметаллизации.
Анализ существующих способов восстановления гильз двигателей внутреннего сгорания.
В современных дизельных двигателях используются гильзы цилиндров мокрого типа с верхним опорным буртом, которые устанавливаются в блоке цилиндров. Внутренняя поверхность гильзы является направляющей для движения поршня. Воздействие высоких температур и больших переменных нагрузок, абразивных частиц и каррозионоактивных веществ во время работы двигателя вызывает износ поверхностей, нарушение посадки гильзы в блоке цилиндров и герметичности соединений, уменьшает прочность стенки гильзы [17-19].
Характерными дефектами гильзы цилиндров являются: - износ внутренней поверхности, - износ нижней поверхности опорного бурта, - износ посадочных поясков, - кавитационные разрушения наружной поверхности, - отложение накипи на нрружной поверхности гильзы [17,18,47,48].
Износ внутренней поверхности гильзы определяет эффективность использования двигателя - развиваемую мощность, топливную экономичность, расход масла на угар, пусковые свойства двигателя. Ступенчатый износ гильзы в зоне верхней мертвой точки может вызвать поломку поршневых колец, что приводит к задиру гильзы цилиндров и преждевременному ремонту двигателя [17,62-66].
Износ гильзы имеет неравномерный характер по высоте гильзы и по её диаметру, что определяется действующими на неё нагрузками. У изношенных гильз цилиндров наблюдается конусность, которая уменьшается от в.м.т. к н.м.т., и овальность внутренней поверхности в плоскости, перпендикулярной оси поршневого пальца [ 17,18,62-65].
Износы нижней поверхности бурта и посадочных поясков приводят к нарушению посадки гильзы в блоке цилиндров, проседанию гильзы цилиндров, что приводит к нарушению герметичности рубашки охлаждения и точности взаимного расположения деталей цилиндропоршневой группы и коленчатого вала, увеличивая их износ при дальнейшей эксплуатации. Кавитационные разрушения снижают прочность стенки гильзы и являются выбраковочными при их восстановлении и ремонте. Гильзы, имеющие кавитационные разрушения глубиной более 1/3 толщины стенки, не подлежат восстановлению. Например, для гильз двигателей Д-50, Д-240, СМД-14 глубина кавитационных разрушений на наружной поверхности не должна быть больше 2,0 мм [18,67-72].
На рис.1 изображена схема технологического процесса восстановления гильз цилиндров обработкой внутренней поверхности под ремонтный размер. Сначала устраняют дефекты наружной поверхности, а затем восстанавливают или ремонтируют внутреннюю поверхность гильзы [18,47,48,73].
Кавитационные повреждения чаще всего устраняют нанесением на предварительно подготовленную и подогретую до 60 С поверхность композиции эпоксидной смолы, либо применяют более простой способ электроконтактной приварки стальной пластины, изготовленной из стали 10 и 20 толщиной 0,3 мм. Посадочные пояски восстанавливают электроконтактной приваркой ленты, металлизацией, нанесением полимерных материалов, гальваническим железнением, электроконтактным нанесением (электронатиранием) железно-цинкового сплава. Изношенный торец опорного бурта подрезают до выведения следов износа [ 18,48].
Внутреннюю поверхность гильз цилиндров восстанавливают методами слесарно-механической обработки, дуговой и бездуговой наплавки, металлизации, нанесения гальванических покрытий, пластического деформирования[18,47,48,73]. Наиболее широко распространенным способом восстановления внутренней поверхности гильзы является обработка под ремонтный размер. Предприятие-изготовитель двигателя устанавливает ремонтные размеры для гильз цилиндров и осуществляет централизованный выпуск деталей для комплектования ими цилиндропоршневой группы соответствующего ремонтного размера. Для гильзы цилиндров двигателей ЗМЗ установлено три ремонтных размера, увеличенных на 0,5 мм, двигателей ЗИЛ - два ремонтных размера. Гильзы дизельных двигателей, как правило, имеют один ремонтный размер, увеличенный на 0,5 мм или 0,7 мм [18,47,48,70].
При обработке под ремонтный размер гильзы сначала растачивают на станках модели 278 или 278Н, а затем хонингуют на станках марки ЗА83 или ЗМ83. В последнее время на рынке появились программируемые расточные и хонинговальные станки иностранных фирм. Благодаря высокой точности обработки и использованию современной оснастки и инструментов, они обеспечивают высокое качество обработанной поверхности и высокую производительность. Но большая стоимость оборудования ограничивает их использование на ремонтных предприятиях сельского хозяйства [18,47,48,74].
При растачивании устраняют износ поверхности. При этом могут применять резцы, оснащенные вставками из сверхтвердых синтетических материалов эльбор-Р и гексанит-Р, имеющих большую стойкость до переточки, что повышает производительность, уменьшает конусность и овальность после расточки, а также припуск и затраты на хонингование. При черновом хонинговании исправляют погрешности геометрической формы, а при чистовом - уменьшают шероховатость поверхности [18,47,48].
При восстановлении гильз цилиндров постановкой пластин-втулок гильзу растачивают и хонингуют под увеличенный размер, а затем с помощью специального приспособления запрессовывают стальные вставки, изготовленные из холоднокатаной, термообработанной, калиброванной тонкой (0,5... 1,0 мм) ленты из стали У8А, У10А, 70С2ХА, 40КХНМ, ОХІ7Н7ГТ, ОХ17ГТ-ВИ. Натяг при запрессовке составляет 0,15...0,18 мм, твердость ленты HRC 45...55.
Пути повышения износостойкости гильз цилиндров в двигателях внутреннего сгорания при ремонте
Повышение износостойкости гильз цилиндров достигается путем увеличения твердости истираемой поверхности с помощью различных видов термической и химико-термической обработки. Твердость внутренней поверхности гильзы современных дизельных двигателей 43...55 НЯСЭ. Но в период приработки такие способы могут быть не достаточно эффективными из-за небольшой площади фактического контакта поверхностей трения [42-44,49-51,57,61,ПО].
Другим направлением является повышение износостойкости деталей путем повышения несущей способности за счет создания на поверхности трения слоя с высокими антифрикционными свойствами и контактной жесткостью. Для этого применяют различные износостойкие антифрикционные покрытия, применением финишной антифрикционной безабразивной обработки (ФАБО), применением новых смазочных материалов и присадок к ним [4,33,58,61].
Перспективным направлением повышения износостойкости деталей является реализация при трении эффекта избирательного переноса, открытого отечественными учеными Д.Н.Гаркуновым и И.В.Крагельским [33,49,61]. При избирательном переносе в паре трения бронза-сталь на поверхностях трения возникает «сервовитная» пленка в результате анодного избирательного растворения бронзы и восстановления меди на поверхности трения в среде глицерина или спиртоглицериновой смеси, являющегося смазочным материалом. В процессе трения происходит изнашивание «сервовитной» пленки и одновременное её восстановление из раствора глицерина. Дефектная дислокационная структура придает пленке свойства квазижидкости, благодаря чему уменьшается сила трения и существенно увеличивается реальная площадь контакта [33,49-50,61,111-115].
Образование сервовитной пленки происходит при смазке обычными смазочными материалами при небольшом расходе материала с добавлением присадок, содержащих порошки меди, бронзы, свинца, серебра и др. Установлено, что благоприятное воздействие «сервовитного» слоя проявляется даже в случае, когда толщина его в зоне контакта составляет всего несколько атомных слоев [33,58,61].
Образование «сервовитной» пленки относится к новому классу самоорганизующихся явлений неживой природы, изучение которых началось относительно недавно. Структурная самоорганизация является общим признаком функционирования любых трибологических систем. При этом в эксплуатации трибосопряжений может наблюдаться как уменьшение износа (например, при избирательном переносе), так и аномально большой износ. Отличительной особенностью структурной самоорганизации при избирательном переносе является формирование на поверхности трения неокисленной пленки металла особой структуры (сервовитной пленки), уникальные триботехнические характеристики пары трения (коэффициент трения 0,001...0,010, интенсивность изнашивания А=10 9...10"1!)[Ш-114].
Избирательный перенос реализуется в строго определенных границах изменения внешних условий и при соответствующем подборе компонентов трибологической системы (материалов пары трения и химического состава смазочной среды). Для реализации явления избирательного переноса необходимо выполнение ряда требований, зависящих от характеристик трущихся материалов, микрогеометрических характеристик, энергетических и кинематических условий. Трущиеся тела должны обеспечивать легкость восстановления металла из оксидов, хорошую адсорбцию смазки, каталитическое действие металлической поверхности на трибохимические реакции. Поверхность трения не должна быть загрязнена. Смазочный материал должен образовывать металлорганические полимерные продукты, иметь малую молекулярную массу, небольшую окислительную способность и восстанавливающее действие, обеспечивать избирательное растворение легирующих элементов материалов тел трения, хороший отвод теплоты, иметь хорошую смазывающую способность и стабильность свойств. Шероховатость поверхностей трения не должна превышать 10 мкм по параметру Rz. Энергетические и кинематические условия реализации избирательного переноса: скорость скольжения более 6 м/с, контактные давления более 40 МПа, нестационарное нагружение, не очень высокие температуры (40-65 С), знакопеременное движение [33,49,50].
Высокие температуры, при которых работают детали цилиндропоредневой группы, загрязнение поверхностей трения, окисление масла и изменение его свойст» во время эксплуатации не позволяют эффективно использовать явление избирательного переноса для повышения их износостойкости во время эксплуатации двигателя.
Реализуется механизм избирательного переноса в технологическом процессе восстановления гильз цилиндров при финишной антифрикционной безабразивной обработке, при использовании металлоплакирующих смазочных материалов, содержащих мелкие частицы (порошки) бронзы, меди, свинца, серебра и др. Эти порошки либо, схватываясь с поверхностью, создают условия для реализации избирательного переноса, либо зашпаклевывают неровности на поверхностях трения [4,33,58,61].
Финишная антифрикционная безабразивная обработка (ФАБО) позволяет получать на поверхности гильз цилиндров слой антифрикционного смазочного материала толщиной 1-5 мкм, благодаря чему уменьшается время приработки и увеличивается износостойкость гильз цилиндров в 1,6-1,75 раза, а работающих в паре с ними поршневых колец - в 1,35-1,4 раза. ФАБО относится к методам модификации вступающих в контакт поверхностей. Эффективность этого вида обработки зависит не только создаваемого на поверхности трения слоя, но и от созданной структуры тонких приповерхностных слоев, которые влияют на условия контакта. Модифицированная зона при трении «смещается» вглубь. Наличие высокой плотности чужеродных атомов в покрытии и их локализация в подповерхностных слоях (модифицированной зоне) в условиях интенсивной пластической деформации обеспечивают диффузию атомов в объем материала и формирование модифицированных вторичных зон, что также повышает сопротивление износу [61,115,116].
Основные характеристики внутренних цилиндрических биметаллизированных поверхностей трения
С учетом плотности деталей с биметаллизированной поверхностью трения формула интенсивности изнашивания (8) может быть записана в виде
В формуле (13) и (14) биметаллизированная поверхность трения характеризуется коэффициентом к. Он может быть определен по формуле (11) и зависит от физических параметров антифрикционных материалов и геометрических параметров выемок, заполненных им. Геометрическим параметром, характеризующим коэффициент к, является объем антифрикционного материала, который зависит от ширины выемки D±, формы и размеров продольного сечения выемки S±, их количества N±. Физические свойства антифрикционного материала в формуле коэффициента к учитываются его плотностью р±.
Для характеристики интенсивности изнашивания важной характеристикой биметаллизированной поверхности трения является коэффициент, учитывающий геометрические характеристики, так как от геометрических размеров и формы выемок с антифрикционным материалом зависит отношение площадей трения антифрикционного и основного материала деталей, влияющие на интенсивность изнашивания [115].
Величина А и номинальная площадь контакта Ая определяются в зависимости от схемы кинематической пары. Путь трения L зависит от времени испытаний и скорости относительного движения поверхностей трения.
В технике большой класс деталей имеет плоскую поверхность трения. Анализ формулы (11) показывает, что физические свойства материала детали с биметаллизированной поверхностью трения в любом случае будет характеризовать только соотношение плотностей антифрикционного и основного материала, а геометрические параметры будут зависеть от формы и размеров поверхности трения. Рассмотрим случай, когда деталь представляет собой пластину, которая перемещается по некоторой плоскости, а продольное сечение выемки с антифрикционным материалом имеет форму прямоугольника. Размеры, характеризующие выемки и его положение в теле детали с плоской поверхностью трения показаны на рис.2.3.
Выражение для коэффициента, учитывающего геометрические характеристики выемки, имеет вид Гом = N± — . (15) D S где N± - количество выемок і-ого антифрикционного материала, D B - ширина выемки в теле детали, D=B - ширина детали. Площадь продольного сечения одного выемки с антифрикционным материалом S± и площадь продольного сечения детали S определяются по формулам S± = (f(l)dl, о S = \g(l)dl, о где f (1) - функция, описывающая границу выемки с антифрикционным материалом, h± - длина выемки, д(1) - функция, описывающая границу детали, 1 - длина детали.
Для рассматриваемого случая f(l)=H±, д(1) Н, где И± - глубина выемки в теле детали, Н- толщина детали. После преобразований формула (15) будет иметь вид
В случае если глубина выемки и толщина детали одинаковы Щ=Н, т.е. пластина собрана из слоев, коэффициент JtieoM, учитывающий геометрические характеристики поперечного слоя, выражается формулой кГои = N±Y Анализ литературы [115] показывает, что износостойкость деталей с биметаллизированнои поверхностью трения зависит от соотношения площадей трения основного и антифрикционного материалов. Так как, поверхность трения выемки, заполненной антифрикционным материалом, и детали имеют прямоугольную форму, отношение их площадей будет определяться по формуле где р- площадь трения антифрикционного материала, sTp- площадь трения детали. Коэффициент к, характеризующий плоскую биметаллизированную поверхность трения, может быть определен по формуле
Из формулы (16) видно, что коэффициент Jc, характеризующий плоскую биметаллизированную поверхность трения, зависит от количества прослаивающих материалов, соотношения плотностей антифрикционного и основного материала — , соотношения площадей трения антфрикционного материала и всей площади Р s p трения детали - -, отношения глубины выемки с антифрикционным материалом к толщине детали — . Для описанного случая отношение площади трения антифрикционного материала ко всей площади трения зависит от количества выемок N± и отношения ——.
Результаты исследования деформации гильз цилиндров
С учетом твердости обрабатываемого материала, марки твердого сплава, размеров резца, жесткости детали и применения смазочно-охлаждающей жидкости теоретическая скорость резания v=63 м/мин, расчетная частота вращения детали Пр=154 мин" . Согласно паспорта станка 16К20 принимаем ближайшую меньшую частоту вращения п=127 мин 1, кинематическая скорость резания v=52 м/мин. Длина обработки с учетом врезания и перебега - 204 мм, припуск на обработку -1,75 мм, глубина резания - 0,7 мм, количество проходов - 3, продольная подача -0,43 мм/об. Глубина резания и подача определены с учетом твердости обрабатываемого материала, вида операции, инструментального материала, типа резца, способа крепления заготовки, применения смазочно-охлаждающей жидкости. Основное время на точение винтовых канавок - 11,4 мин, норма времени - 15,9 мин [152].
Для нарезания винтовых канавок может применяться вертикально-фрезерный станок, например, модели 6Р13-1, оснащенный делительной головкой. Гильза цилиндров во время обработки закрепляется в трех кулачковом патроне, установленном на шпинделе делигельной головки. Установка гильзы производится с выверкой её положения в горизонтальной и вертикальной плоскостях и биения с точностью 0,03...0,05 мм. Обработка ведется дисковыми фасонными фрезами с мелким зубом из быстрорежущей стали Р6М5. Трапециевидное сечение винтовых канавок обеспечивается соответствующей заточкой зубьев фрезы. Необходимый шаг винтовых линий обеспечивается за счет вертикальной подачи станка и вращения гильзы делительной головкой.
С учетом обрабатываемого материала, глубины и ширины фрезерования, его твердости, типа фрезы и способа её крепления теоретическая скорость резания Vj,=25 м/мин, теоретическая подача на зуб Sz=0,003 мм/зуб. Расчетная частота вращения фрезы 1 =159 мин1. Согласно паспорта станка 6P13-I принимаем ближайшую меньшую частоту вращения фрезы п=130 мин", кинематическая скорость резания v=20,4 м/мин, расчетная минутная подача S„=31 мм/мин. Длина обработки с учетом врезания и перебега - 864 мм, припуск на обработку — 1,75 мм, глубина резания - 1,75 мм, вертикальная подача - 7,1 мм/мин, соответствующее ей частота вращения шпинделя делитетельной головки - 0,07 мин" . Глубина резания и подача определены с учетом твердости обрабатываемого материала, вида операции, инструментального материала, типа фрезы, способа её крепления. Основное время на нарезание винтовых канавок - 27 мин, норма времени - 29,5 мин [152].
Заполнение винтовых канавок осуществляется ручной аргонодуговой наплавкой. Для наплавки винтовых канавок применяется проводка диаметром 0,8...1,0 мм, материал - латунь Л63 ГОСТ 15527-70. Материал для наплавки винтовых канавок выбран на основе результатов лабораторного исследования износостойкости. С учетом размеров гильзы цилиндров для наплавки выполняется аргонодуговой горелкой АРГ-250 с вольфрамовым электродом. Мощность горелки обеспечивает заплавление винтовых канавок и небольшую зону термического влияния. Режимы наплавки: напряжение дуги - 60 В, сила тока - 90 А, давление « газа - 0,05 МПа. Норма времени на наплавку винтовых канавок - 4,23 мин [153].
Для удаления шлака и наплывов металла после наплавки винтовых канавок выполняется зачистка внутренней поверхности на токарно-винторезном станке, например, 16К20. При зачистке внутренней поверхности резец должен проходить по возможности ближе к внутренней поверхности гильзы, удаляя шлак и наплывы металла в зоне наплавки, но, не касаясь её. Гильза цилиндров во время обработки закрепляется в трехкулачковом патроне и на неподвижном люнете. Установка в гильз проводится с выверкой их положения в горизонтальной и вертикальной плоскостях и биения с точностью 0,03-0,05 мм. Обработка ведется резцами, оснащенными пластинами из твердого сплава ВК6, выбранного с учетом обрабатываемого материала, вида припуска и рекомендуемой глубины резания. Обработка ведется с применением смазочно-охлаждающей жидкости - 3%-ного Укринола-1 ТУ 38-101197-76 [151,152].
С учетом твердости обрабатываемого материала, марки твердого сплава, размеров резца, жесткости детали и применения смазочно-охлаждающей жидкости теоретическая скорость резания v=87 м/мин, расчетная частота вращения детали лр=213 мин" , продольная подача - 0,5 мм/об. Согласно паспорта станка принимается частота вращения детали п=200 мин"1, скорость резания v=82 м/мин. Длина обработки с учетом длины врезания и перебега - 106 мм, припуск на обработку - 2 мм, глубина резания - 0,5 мм, количество проходов - 4. Глубина резания и подача определены с учетом твердости обрабатываемого материала, вида операции, инструментального материала, типа резца, способа крепления заготовки, применения смазочно-охлаждающей жидкости. Норма времени на зачистку внутренней поверхности - 9 мин [152].
Возможность поломки резца расточной головки на границе металлов не позволяет применять операцию растачивания для обработки гильзы цилиндров с винтовыми канавками, заполненными латунью. Поэтому для обработки внутренней поверхности гильзы под ремонтный размер операция растачивания была заменена операциями её чернового и чистового шлифования (рис.5.5-5.6). Шлифование может выполняться на внугришлифовальных или бесцентрово-шлифовальных станках. При обработке на внугришлифовальных станках гильза закрепляется в трехкулачковом патроне и на неподвижном люнете. Опорной поверхностью для люнета служит поверхность нижнего посадочного пояска гильзы. Установка гильз проводится с выверкой их положения в горизонтальной и вертикальной плоскостях и биения с точностью не более 0,01 мм. При обработке применяется смазочно-охлаждающие жидкости: 3%-ный Укринол-1 ТУ 38-101197-76, 5%-ный Аквол-10 ТУ 38-40130-75 или 5%-ный Аквол-11 ТУ 38-40146-77 [18,151,152].
