Конструкторские разработки
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Рейтинг 4.50 (2 Голосов)

Конструкторская разработка - Стенд для разборки блок-катеров рядных ДВС.

Проведенный обзор и анализ технической литературы, патентной документации и периодически издаваемой научно-технической документации показал, что машиностроительной промышленностью Украины типовые стенды для разборки ДВС, в частности с выпресовкой гильз из блок-картера и механизированной разборки КШМ серийно не производятся.

Для оснащения ремонтных предприятий они изготавливаются по специальному заказу, с индивидуальными конструктивными особенностями отвечающими техническим требованиям заказчика. Однако наиболее распространенные конструкции стендов по принципу действия можно выделить в группы. Среди них: стенды с рабочим органом в виде выталкивающей головки; стенды с рабочим органом в виде цангового захвата; с верхним или нижним расположением рабочего органа; с гидравлическим или механическим приводом.

Конструкция предлагаемого стенда выбрана с позиций высокой механизации рабочего процесса, универсальности применения к различным типоразмерам двигателей, простоты и удобства эксплуатации, энергоэкономичности, безопасности эксплуатации. Настоящий стенд предназначен для разборки блока-картера рядной конструктивной схемы 4 –х цилиндрового двигателя типа СМД-14, А-41, Д-240. Для работы с той или иной маркой ДВС используется соответствующий типоразмер рабочего органа –выпресовывателя и траверсы со съемными крюками, которые довольно просто взаимозаменяется на стенде.

Устройство и работа стенда

Стенд состоит из следующих составных частей: рама, каретка поворотная, тележка, гидросъемник, гидросистема.

Принцип действия стенда заключается в том, что при возвратно-поступательном движении штоков поршней гидроцилиндров и связанных с ними рабочих органов стенда (насадки и крюки) происходит снятие коленчатого вала и выпрессовка гильз цилиндров из блока цилиндров двигателя.

Органы управления стенда: кнопки “Пуск” и “Стоп” кнопочного поста управления электродвигателем и рукоятка управления маслораспределителя.

Рама представляет собой сварную конструкцию, на которой монтируются все составные части стенда.

Каретка поворотная состоит из каркаса сварной конструкции, на котором смонтирована установочная плита, опирающаяся на подшипник и имеющая возможность проворачиваться вокруг оси крышки. На установочную плиту вплотную к упорам устанавливается блок цилиндров для разборки. Каретка с помощью четырех катков может перемещаться по поперечным направляющим стола-рамы.

Тележка состоит из каркаса сварной конструкции и четырех катков, с помощью которых может перемещаться по продольным направляющим рамы.

На каркас устанавливается стойка, к которой крепится корпус гидросьемника.

В состав гидросьемника входят:

а) основание, к которому крепятся два гидроцилинара, захваты и упоры;

б) толкатель, соединенный со стоками поршней гидроцилиндров и предназначенный для выпрессовки гильз цилиндров из блока;

в) траверса с крюками, соединенная с толкателем и предназначенная для снятия коленчатого вала;

г) корпус, в который заключена ось основания, являющаяся осью вращения гидросъемника.

Гидросистема стенда. Гидросистема служит для приведения в движение рабочих органов стенда. В состав гидросистемы входят:

а) бак для масла;

б) насос шестеренный, предназначенный для подачи масла в гидросистему и создания в ней определенного давления;

в) распределитель, служащий для управления гидроцилиндрами;

г) гидроцилиндры, при помощи которых осуществляется возвратно-поступательное движение рабочих органов стенда;

д) система трубопроводов.

Бак для масла, шестеренный насос и маслораспределитель устанавливаются на раме, гидроцилиндры на металлоконструкции гидросъемника.

Шестеренчатый насос приводится в движение электродвигателей посредством муфты упругой втулочно-пальцевой. Исходное положение рукоятки распределителя – вертикальное. В положении рукоятки “от себя” насос подает масло по трубопроводам из бака через распределитель в правые полости гидроцилиндров. При этом поршни гидроцилиндров совершают движение влево на величину хода; масло из левых полостей гидроцилиндров сливается через распределитель в бак. В положении рукоятки управления “к себе” насос подает масло в левые целости гидроцилиндров. Поршни гидроцилиндров возвращаются в исходное положением Масло из правый полостей гидроцилиндров сливается в бак. Для остановки штоков поршней гидроцилиндров в определенном положении (неполный ход) необходимо вернуть рукоятку распределителя в исходное положение.

Порядок работы. Подготовка стенда к работе предшествует основной работе, для чего следует установить:

а) плиту установочную – в положение I;

б) гидросъемиик – в крайнее правое положение крюками влево от себя (в сторону установочной длины);

Исходное положение штоков гидроцилиндра – втянутое.

Блок цилиндров с коленчатым валом и шатунно-поршневой группой установливают на плиту установочную стенда при помощи электротали.

Положение блока – горизонтальное, правой стороной вниз, плоскостью крепления поддона вплотную к упорам установочной влиты.

Затем следует повернуть установочную плиту с блоком на 180° и установить второй и третий шатуны в нижнюю мертвую точку при помощи рычага для проворачивания коленчатого вала. Отогнить стопорные шайбы; отвернуть болты, снять крышки шатунов в сборе с вкладышами и продвинуте шатуны в гильзы.

Провернуть коленчатый вал на 180° и повторить предыдущую операцию для шатунов первого и четвертого цилиндров.

Отогнуть стопорные шайбы первого коренного подшипников. Завернуть болты крепления крышек коренных подшипников. Снять болты и шайбы.

Повернуть установочную плиту с блоком в положение 1У. Подвести гидросъемник до касания упорами блока. Накинуть крючки на передний и задний концы коленчатого вала, выступающие за пределы блока. Нажать на кнопку пуска электродвигателя. Включить гидравлический распределитель. Коленвал вместе с крышками коренных подшипников извлекается из блока, опираясь на кронштейны. Коленчатый вал должен выдвинуться на 80-100 мм, после чего выключить распределитель. Снять крышки коренных подшипников в сборе с нижними вкладышами. Вынуть из крышек пять нижних вкладышей и два упорных полукольца. Вернуть гидросъемник с коленчатым валом в крайнее правое положение. Повернуть гидросъемник на 90о кронштейнами к себе. Откинуть крюки, снять коленчатый вал и отправить для последующей разборки. Вернуть штоки гидроцилиндров в исходное положение. Выключить гидравлический распределитель. Нажатием кнопки “Стоп”, выключить электродвигатель.

Повернуть установочную плиту с блоком в положение IV. Вынуть из гнезд подшипников блока пять верхних вкладышей и два упорных полукольца. Вынуть поршни в сборе с шатунами из цилиндров блока. Вынуть из шатунов и крышек шатунов вкладыши. Поставить крышки шатунов на место, ввернуть болты крепления крышек. Отправить поршни с шатунами в сборе на дальнейшую разборку.

Установить на место крышки коренных подшипников, совместив паз фиксирующие усики вкладышей с пазами в блоке, и ввернуть гайки коренных подшипников.

Вернуть установочную плиту с блоком в положение IV. Повернуть гидросъемник на 90° против часовой стрелки.

Вынув штырь, раздвинуть захваты и подвести гидросъёмник до касания двумя средними насадками соответствующих гильз блока. С помощью тяги сведите захваты и зафиксируйте их в этом положении штырем. Включить электродвигатель. Включить гидравлический распределитель при выдвижении штоков гидроцилиндров, перемещающих влево толкатель. Выпрессовка насадками гильз блока происходит на величину хода штоков гидроцилиндров (200 мм).

Вернуть штоки гидроцилиндров в исходное положение. Выключить распределитель. Выключите электродвигатель.

Освободить блок от захватов. Вернуть гидросъемник в крайнее правое положение. Соединить захваты тягой, зафиксируйте штырем.

Вынуть из блока выпрессованные гильзы. Снимите уплотняющие кольца гильз.

Снять блок цилиндров с установочной плиты стенда при помощи схватки и электротали и отправить на мойку. В процессе разборки двигателя уплотняющие кольца гильз, негодные шайбы складывайте в тару для утиля, а все другие детали отправляйте на мойку

Техническое обслуживание. Смазку подшипников катков кареток, оси гидросьемника и крышки установочной плиты производить солидолом Л марки УС-2 ГОСТ 1033-73 путем ручной набивки в корпуса подшипников. Замена смазки – один раз в шесть месяцев. Смазку направляющих гидросъемника производить машинным маслом Л ГОСТ 1707-51 при помощи ручной масленки.

Периодически проверять качество и чистоту масла в баке. В случае его загрязнения слить масло через спускное отверстие бака, снять и промыть бак, залить свежее масло. Заливку масла произведить через чистую латунную сетку или через фильтр. При нормальной работе замену масла в гидросистеме производите через каждые шесть месяцев.

При длительном хранении неокрашенные наружные поверхности покройте консервационным маслом КГ-203-А ГОСТ 12328-66. Консервация должна соответствовать требованиям ГОСТ 13168-69 для категории условий хранения “С” группы изделий III. Консервация должна обеспечить сохранность стенда в течение 2,5 лет при хранении в помещении.

Хранение стенда в помещении с агрессивными веществами (кислотами, щелочами и т. п.) не разрешается.

Расчеты подтверждающие работоспособность стенда.

Обоснование, рабочих нагрузок и технологического режима.

Основной рабочей нагрузкой возникающей при работе стенда является усилие сопротивления выпрессовыванию гильз цилиндров из их посадочных мест в блок-картере. Несмотря на то, что в местах посадочных сопряжения гильзы с гнездом в блоке картере натяги незначительные

(переходная посадка Н8/m7); степень закрепленности гильзы в гнезде бывает очень велика — при посадочном диаметр 120…150 мм может достигать 25 … 35 кН [ ]. Это объясняется коррозионным «прихватыванием» сопрягаемых деталей.

Рабочую нагрузку в стенде определяем исходя из того, что стенд должен иметь определенную универсальность, т. е. может быть использован для разборки 4-х цилиндровых ДВС различных моделей (за счет применения соответствующего набора выпресовывателей).

Т. о. усилие выпрессовывания общее:

image001_3_b865884966bdd17b0d5247b9ba4f9874 Стенд для разборки блок-катеров рядных ДВС

где Рв. г.=35 кН – усилие сопротивления выпрессовыванию одной гильзы, [ ]; n – число одновременно выпрессовываемых гильз.

Расчетное усилие выпрессовывания определяется как:

image002_2_0156bb6ac83cf47b078633802693cd6b Стенд для разборки блок-катеров рядных ДВС

где: К = 1,25 — коэффициент учитывающий дополнительное сопротивление в узлах трения механической системы.

Расчетная схема выпрессовки гильз

 

Рис. Расчетная схема выпрессовки гильз.

Основным технологическим режимом стенда является скорость движения выпрессовывающих головок в процессе выпрессовывания, т. е. скорость выпрессовывания во избежание высоких динамических нагрузок при работе стенда и ориентируясь на рекомендации научно-технической литературы [ ] принимало скорость выпрессовывания 5см\ сек. Рабочий ход выталкивающей головки, чтобы выдвинуть выпрессованную гильзу из блока-картера, достаточно для удобного ее извлечения, должен быть не менее 200 мм.

Расчет и выбор узлов гидропривода.

Силовые гидроцилиндры.В соответствии с принятой кинематической схемой привода выпрессовывателя в нем используется два однотипных гидроцилиндра, которые синхронной работой обеспечивают создание рабочего усилия выпрессовывания Рр. в. = 175кН, т. е. рабочее усилие одного гидроцилиндра должно быть не менее:

image004_3_3d4f80e8f983e4cab65ff69134184c4c Стенд для разборки блок-катеров рядных ДВС

По каталогу [ ] ориентируясь на вышеприведенные параметры, выбираю гидроцилиндр

II – 140 – 200 МН 2255-91

Диаметр его поршня – 100 мм.

Ход штока – 200 мм.

Номинальное давление – 14 МПа.

Электродвигатель.

image005_3_efdbe1901f5e51ae86746ade549a76fd Стенд для разборки блок-катеров рядных ДВС


Расчетная мощность определяется, как [ ]

где Q = 249 см3 сек -1 = 0,00025 м3 сек -1 — подача насоса;

Р = 14000000 Па — рабочее давление гидросистемы;

Nнас – мощность потребляемая насосом;

h = 0,95 –КПД механизма выпрессовывателя.

Ориентируясь на расчетную мощность и необходимую частоту вращения его вала, для обеспечения требуемой подачи гидронасоса, выбираю электродвигатель трехфазный (-380V), асинхронный 4А100L : N = 4/кВт, h = 1500 об/мин/

Гидравлический насос. С точки зрения достаточной надежности работы, удобства монтажа и эксплуатации для принятой гидравлической схемы гидропривода наиболее подходит гидравлический насос шестеренчатого типа. Для выбора типоразмера данного насоса кроме номинального давления, которое он должен создавать, необходимо знать его производительность (подачу).

image006_3_85e46fc50c235dc06867c9c70e7f64fd Стенд для разборки блок-катеров рядных ДВС


При гидроцилиндре работающем поршневой полостью необходимая подача гидронасоса:

где J = 5 см × сек-1 – технологическая скорость движения штока гидроцилиндра; Sn = 154 см2 – рабочая площадь поршня; hб = 0,85 – объемный КПД гидросистемы.

Ориентируясь на расчетные рабочие параметры насоса, выбираю тип шестеренчатого насоса НШ 10Е-2. Характеристики насоса :

рабочий объем – 10см3/об

номинальное давление – 10 мПа

частота вращения – 1200…1500 об/мин.

Трубопровод. Типоразмер трубопровода выбираю по целевому проходу трубы, используя зависимость по ГОСТ 16516-80 между условным проходом и номинальным расходом жидкости (Таб. № 2.1. [ ]). Для проектируемой гидросистемы с Q = 250 см3 сек-1 = 15 л/мин необходим условный проход трубопровода 10 мм, его может обеспечить труба внутренним диаметром 9,0 … 11,0 мм.

Гидравлическая жидкость.В качестве гидравлической жидкости в гидросистеме привода используется индустриальное масло И-70А ГОСТ 20799-95. Необходимое количество для заполнения гидросистемы – 20 л.

3.2.3 Расчет прочности элементов конструкции стенда.

Данный расчет выполняет, прежде всего, для узлов и деталей, ответственных за безопасность и надежность работы стенда.

Скоба захвата определяет надежность фиксации блок-картера в процессе выпрессовки гильз. Схема нагружения скобы представлена на рисунке 3.2.

Рис.3.2 Схема нагружения скобы захвата и ее шарнирного узла крепления.

Условие прочности скобы в опасном сечении А-А следующее:

image007_3_19acf02e42c20fe16554dedd73558ab2 Стенд для разборки блок-катеров рядных ДВС

Напряжение изгиба в сечение А-А определяется по формуле:

image008_3_245526f005a4b1e26964dcded2b7f49d Стенд для разборки блок-катеров рядных ДВС

Для определения напряжения предварительно определяют величину усилий, изгибающий момент, момент сопротивления. Усилие, действующее на скобу:

image009_3_1360e16f9f239d6ddd9cbf95c9c8ed5c Стенд для разборки блок-катеров рядных ДВС

Изгибающий момент, действующий в сечение

image010_3_b10ef0344b7d0c9ea4be0b3645e4a616 Стенд для разборки блок-катеров рядных ДВС

Момент сопротивления изгибу

image011_3_7455faaf94171cb55d27e60831dfe5f1 Стенд для разборки блок-катеров рядных ДВС

Напряжение изгиба в сечение

image012_3_c11dd3b14770413710aaa9f43fb98f14 Стенд для разборки блок-катеров рядных ДВС

Допускаемое напряжение изгиба стали Ст.3, из которой изготовлена скоба

image013_3_bb4ed3d5a920e5897f528a75aff6eb60 Стенд для разборки блок-катеров рядных ДВС, [ ]

Т. о. условие прочности выполняется

image014_3_faed38bd41862ec176144c9059363ee1 Стенд для разборки блок-катеров рядных ДВС

т. е. прочность скобы достаточная.

Прочность шарнирного пальца, присоединяющего скобу захвата к каркасу, также определяет надежность крепления блок-картера при выпрессовке гильз.

Условие его прочности:

image015_3_1ae9bb00bb942329b94cccc8cd0c4c35 Стенд для разборки блок-катеров рядных ДВС

Напряжение среза в пальце определяю по формуле:

image016_3_c1a16554d0ec71e9f9251fd23710ebb2 Стенд для разборки блок-катеров рядных ДВС

где i=2 – число плоскостей среза.

Допускаемое напряжение среза

image017_2_6c7f2bd583af150ce4ee433e8a7f64e5 Стенд для разборки блок-катеров рядных ДВС,

где GТ=360мПа – предел текучести для стали, из которой изготовлен палец, [ ].

Т. о. условие прочности выполняется

image018_2_a2be13de57d6bf13753b5645c721d2f7 Стенд для разборки блок-катеров рядных ДВС

Надежность крепления блок-картера также определяется прочностью приварки проушин шарнира. При данной схеме нагружения прочность сварных швов определяется условием:

image019_2_810c5d759352737c4689e422022aa195 Стенд для разборки блок-катеров рядных ДВС

Напряжение, возникающее в шве

image020_2_3c434f559f3b96f3d2d566a8f731eaea Стенд для разборки блок-катеров рядных ДВС

где L=100мм – длина шва;

image021_2_820854bc024b200b5eff9e796c7a4af7 Стенд для разборки блок-катеров рядных ДВС=10 мм – толщина соединяемых деталей.

Допускаемое напряжение для сварного шва

image022_2_93d500b11f13f73621bbb3a76d4ffb48 Стенд для разборки блок-катеров рядных ДВС

где image023_2_056284e510c6ed282ec0ee80a7bd51e7 Стенд для разборки блок-катеров рядных ДВС – допускаемое напряжение для основного металла

(сталь Ст.3), [ ].

Прочность сварного шва достаточна, т. к. условие прочности выполняется

image024_2_77dc4d7c9bd5babe428f88085e980a96 Стенд для разборки блок-катеров рядных ДВС

Расчет штока гидроцилиндра на прочностную устойчивость

Специфическая особенность конструкции рабочего органа стенда состоит в том, что он имеет удлиненный выпрессовочный шток. Это создает предпосылки потери устойчивости штока при рабочем ходе с дальнейшей его деформацией и разрушением. Для предотвращения названных явлений выполняется расчет на критическую силу, при которой шток теряет устойчивость и прогибается.

Расчет выполняется по формуле Эйлера, которая определяет критическую силу воздействия:

image025_2_62fffa4f15ca04e61fe5a0b754698c42 Стенд для разборки блок-катеров рядных ДВС

где

Е = 0,21×106МПа

- модуль упругости стали, из которой выполнен шток [ ];

 

I = 0,049×d4

- момент инерции сечения, м;

 

lпр = 0,7×l

- приведенная длина стержня, м [ ], (см. схему).

Максимально допускаемое рабочее усилие на штоке цилиндра

image026_2_ee0cbb8c28b186fcc603b7eab571a0a5 Стенд для разборки блок-катеров рядных ДВС

где n = 3,5 – запас прочности [ ].

Так как при выпрессовке гильзы имеет место неравенство

image027_2_0181e1d9ac457a7debea021c1a221849 Стенд для разборки блок-катеров рядных ДВС

считаем, что устойчивость штока вполне достаточна.

Выводы

Выполненные прочностные расчеты деталей стенда и силовые расчеты гидропривода подтверждают работоспособность и достаточную надежность стенда в целом.

 

Стенд для разборки блок-катеров рядных ДВС - 4.5 out of 5 based on 2 votes