Аннотация

Цель данного курсового проекта – выбрать метод восстановления поршня, описание процесса и составление маршрутной карты на восстановление.

Курсовой проект содержит следующие основные разделы:

- введение;

- анализ износов, повреждений и отказов при эксплуатации;

- выбор и обоснование оптимального способа восстановления поршня;

- этапы и маршрутная технология ремонта;

- демонтаж поршня;

- оценка технического состояния;

- технические условия на ремонт;

- выбор марок материалов для восстановления поршня;

- выбор метода подготовки поверхности под нанесения покрытия;

- выбор метода механической обработки;

- испытание объекта;

- прочностной расчет.

Курсовой проект состоит из пояснительной записки, написанной на листах бумаги формата А4, и графической части, выполненной на листе ватмана формата А1.

Объем КП: пояснительная записка 40 страниц, графическая часть – 2 листа: 2- формата А1.

Содержание

Задание………………………………………………………………………….2

Аннотация………………………………………………………………...…….4

Введение…………………………………………………………………..……6

1. Техническая характеристика двигателя 4Ч 10,5/13…………….…...…...7

2. Анализ износов, повреждений и отказов при техническом использовании объекта…………………………………………………………………….…..…12

3. Этапы и маршрутная технология ремонта.………………………..…....15

4. Демонтаж и разборка ДВС………………………………………………...16

5. Подготовка к дефектации и ремонту поршня .………………………....19

6. Технология ремонта поршня……………………………………......…...22

7. Расчет поршня на прочность………………………………………………25

8. Сборка двигателя…………………………………………………...…........28

9. Контроль качества……………………………………………………….....29

10.Швартовые и ходовые испытания………………………………………..31

Заключение…………………………………………………………………....33

Список использованных источников………………………………………..34

Приложение 1 Маршрутная карта на ремонт поршня……………………...35

Приложение 2 Техника безопасности……………………………………….38

Введение

Успешная работа морского транспорта во многом зависит от техническо­го состояния судов действующего флота. Поддерживать их в хорошем техниче­ском состоянии призваны как судовые экипажи, так и судоремонтные предпри­ятия путем периодического выполнения технического обслуживания и ремонта (ТО и Р). В результате проведения ремонтных работ восстанавливаются техни­ческие и экономические показатели, утраченные судами в процессе эксплуата­ции.

Безопасность плавания судна и выполнение им плана перевозок грузов и пассажиров зависят от надежной работы судовой энергетической установки (СЭУ), основным назначением которой является обеспечение движения судна.

Современное состояние ТО и Р судов требует глубоких знаний и навыков инженера в проектировании технологических процессов восстановления дета­лей и сборки машин и механизмов СЭУ. Для этого необходимо широкое ис­пользование систем автоматизированного проектирования, облегчающих труд проектировщиков и технологов и дающие более точные результаты.

Курсовое проектирование выполняется с целью расширения и закрепле­ния теоретических знаний и практических навыков, полученных при изучении дисциплины «Технология судоремонта».

Вопрос восстановления головок поршней двигателей 4Ч 10,5/13 в настоящее время не потерял свою актуальность, т.к. эти двигатели ещё используются на некоторых судах дальневосточного бассейна.

1 Техническая характеристика дизеля 4Ч 10,5/13

Дизели типа 4Ч 10,5/13 предназначены для использования в качестве главных судовых двигателей, а так же для привода генераторов, насосов, компрессоров и других механизмов.

Таблица 1 – Характеристика двигателя 4Ч 10,5/13

Наименование показателей	Марка дизеля
	4Ч 10,5/13
Число цилиндров	4
Диаметр цилиндра, мм	105
Ход поршня, мм	130
Мощность номинальная, кВт	29,4
Номинальная мощность при 0,1x10-5 МПа при температуре окружающей среды +20оС и относительной влажности воздуха 60%, кВт	29,4
Степень сжатия	17-18
Среднее эффективное давление, МПа	53
Порядок работы цилиндров вращение вправо	1-3-4-2

1.1 Техническая характеристика поршня

Поршень работает в тяжелых условиях, так как он подвергается воздействию как механических нагрузок от давления газов и сил инерции, так и термических из-за необходимости отвода тепла от нагретой газами головки в охлаждающую среду. Кроме того, поршневые кольца и направляющая часть (тронк) работают на износ при повышенных температурах. Наконец, поршень передает усилия от расширения газов на шатун, а также должен обеспечивать надежное уплотнение камеры сгорания от пропуска газов и одновременно предохранять камеру сгорания от попадания в нее излишков масла, смазывающих втулку рабочего цилиндра.

В данном двигателе поршень тронковый, цельнолитой, выполнененный из алюминиевого сплава с высоким содержанием кремния.

Алюминиевый сплав имеет ряд преимуществ по сравнению с чугунными:

– меньший удельный вес, позволяющей снизить массу поршня и силы инерции, а, следовательно, форсировать число оборотов двигателя;

– более высокая теплопроводность, дающая возможность у неохлаждаемых поршней снизить рабочую температуру днища на 100–150 ^○С (по сравнению с чугунными поршнями);

– возможность замены охлаждаемых чугунных поршней на неохлаждаемые из алюминиевых сплавов;

– возможность изготовления заготовок поршней более эффективными способами (кокильное литье, прессование, ковка) с минимальными припусками.

К недостаткам алюминиевых сплавов можно отнести:

– высокие коэффициенты литейного расширения, вынуждающие увеличивать зазоры между поршнем и втулкой;

– меньшее сопротивление износу по сравнению с чугунными;

– более низкие механические свойства (чем у чугуна), ухудшающиеся при нагреве;

– относительно высокая стоимость.

Поршни дизелей в зависимости от тактности, цилиндрической мощности и степени форсирования выполняют с охлаждаемыми и неохлаждаемыми головками.

В качестве охлаждающей среды в тронковых дизелях применяют исключительно масло.

Поршень выполнен из алюминиевого сплава АК-4 ГОСТ 2685–75.

Таблица 2 – Химический состав сплава

Группа сплава	Марка сплава	Массовая доля элементов, %
		Mg	Si	Mn	Cu	Ti	Ni
Сплав на основе системы алюминий – кремний – медь	АК-4 ГОСТ 2685-75	0,8 –1,3	11–13	0,3–0,6	1,5 –3,0	0,05– 0,20	0,8 –1,3

Поршневые кольца. Компрессионные кольца служат для предотвращения прорывов газов из камеры сгорания в картер для отвода части тепла от головки в охлаждающую воду.

В данном случае применяется компрессионное, скручивающиеся с несимметричным сечением, с прямой формой замка.

Компрессионные кольца работают в очень тяжелых условиях, в особенности первое кольцо. Кольцо совершает возвратно-поступательное движение, сильно нагревается от соприкосновения с горючими газами и нагретой стенкой цилиндра, а также от трения. В связи с высокой температурой первого кольца трудно обеспечить надлежащую смазку кольца. Особенно при положении поршня в в.м.т.

Основными дефектами в работе колец в эксплуатации являются: пригорание колец, пропуски газов, потеря упругости и повышенные зазоры.

Кольцо выполнено из чугуна специального.

^{Таблица 3 – Химический состав чугуна}

Марка чугуна	Массовая доля элементов, %
	C	Si	Mn	P	S
Чугун специальный	3,0 – 3,5	1,2 – 1,9	0,6 – 1,0	0,25 – 0,4	не более 0,1

_{Поршневой палец. Поршневой палец запрессовывается в гнезда и фиксируется один из концов болтом, и кроме того шпонкой против проворачивания. При расширении от сильного нагрева запрессованный палец вызывает деформацию направляющей части поршня, что может вызвать заедание последнего.}

_{Поршневой палец выполнен из стали 18ХГ ГОСТ 4543-71.}

_{Таблица 4 – Химический состав стали}

Группа стали	Марка стали	Массовая доля элементов, %
		C	Si	Mn	Cr
Хромомарганцевая	18ХГ ГОСТ 4543-71	0,15	0,17	0,90	0,90

1.2 Ремонтопригодность и технологичность конструкции дизеля

Ремонтопригодность – это приспособленность технического объекта к обнаружению дефектов, поддержанию и восстановлению его работоспособного или исправного состояния путем проведения технического обслуживания и ремонтов.

Показателями ремонтопригодности являются:

• вероятность восстановления работоспособного состояния;

• среднее время восстановления работоспособного состояния.

Технологичность – это свойство объекта, характеризующее его приспособленность к выполнению работ по техническому обслуживанию и ремонту.

При создании объекта выдвигаются следующие требования к технологичности его конструкции при техническом обслуживании и ремонте: контролепригодность; доступность; легкосъемность; взаимозаменяемость; стандартизация и унификация составных частей изделий и инструмента; восстанавливаемость составных частей; преемственность технологических процессов ТО и ремонта; эргономические характеристики; безопасность выполнения ТО и ремонта.

Контролепригодность – приспособленность объекта для контроля рабочих параметров и параметров технического состояния.

Доступность – обеспечение свободного доступа к местам ТО и ремонта, возможность применения средств механизации и автоматизации, обеспечение одновременного выполнения максимального количества операций ТО и ремонта и т.д.

Легкосъеммость – рациональное расчленения составных частей, применение способов креплениям соединения составных частей изделия, обеспечивающих минимальные затраты времени при их демонтаже и монтаже во время во время ТО и ремонта;

Взаимозаменяемость – применение составных частей одного назначения с одинаковыми геометрическими размерами, посадками и другими характеристиками; применение элементов соединения и крепления, исключающих или сокращающих подгоночные и регулировочные операции при сборке и монтаже объекта и т.д.

Стандартизация и унификация составных частей объекта и инструмента – применение стандартных и унифицированных составных частей, в том числе стыковочных узлов, узлов подсоединения средств контроля, электрических кабелей и т.д.; обеспечение возможности применения при ТО в ремонте готовых (составных) частей; возможность использования при ТО в ремонте стандартных и унифицированных приспособлений и инструмента и т.д.

Восстанавливаемость составных частей — применение материалов и конструкций изнашивающихся деталей, позволяющих восстановить их до номинальных или ремонтных размеров; применение на быстроизнашиваю­щихся деталях сменных частей, применение прогрессивных технологических процессов восстановления и т.д.

Преемственность технологических процессов ТО и ремонта – применение типовых технологических процессов ТО и ремонта объектов, применение типовых технологических процессов восстановления деталей.

Эргономические характеристики — обеспечение удобства выполнения всех операций ТО и ремонта; исклю­чение операций, требующих недопустимого физического напряжения при ТО и ремонте; исключение операций, требующих нахождения исполнителей длительное время в не­удобной позе и т.д.

Безопасность выполнения ТО и ремонта — ис­ключение самопроизвольного включения движущихся частей объекта, обесточивание оборудования, возможность исполь­зования средств индивидуальной защиты и т.д.

2 Анализ износов, повреждений и отказов поршня

Поршни судовых дизелей работают в сложных условиях. Их днище является частью камеры сгорания и подвергается воздействию высоких температур и давлений со стороны газов. Кроме того, на поршень действуют силы инерции.

Скорости изнашивания в пределах одной и той же детали существенно отличаются и тем самым превращают поршень в деталь с низкой вероятностью безотказной работы.

Из всех неисправностей деталей поршневого движения отказы поршней яв­ляются наиболее опасными, поскольку часто приводят к тяжелым авариям всего двигателя. В лучшем случае возникает не­обходимость переборки, ремонта и замены деталей. К характер­ным дефектам поршня можно отнести:

• выгорание и растрескивание металла днища поршня;

• повреждение или износ компрессионных колец и их канавок;

• отло­жение нагара и кокса в поршневых канавках и на поверхности головки поршня;

• тепловые деформации и деформации от механических воздействий.

Прогорание материала донышка поршня или его выгорание может быть следствием неудачной конструкции, некачественного распыла, отложения нагара или накипи со стороны охлаж­дения и т. п. Выгорание, как правило, сопровождается образованием трещин. В большинстве случаев выгорание и потеря металла на поверхности поршня происходит по круговой канавке в сфере.

Поршневые канавки изнашиваются в результате перемещений компрессионных колец относительно поршня.

Для повышения безотказности и долговечности поршня необходимо следить за техническим состоянием топливной аппаратуры.