Поршень дизеля Д49 - конструкция и ремонт

Осмотр поршней показал, что отложения нагара в центре днища и по краю головки было наименьшее, если отверстия для перетока масла были забиты нагаром только частично. Отсюда следует вывод, что отверстие для перетока масла диаметром 5 мм является недостаточным. Оно должно быть увеличено до 8,5 мм, имеющимся в головке составного поршня дизелей 11Д45 и 14Д40, в которых не наблюдается таких отложени

й нагара, как в поршнях дизелей типа Д49.

В некоторых головках поршней, доставленных из депо Дно, в середине перемычек головки для тарелок впускных клапанов (в самом тонком месте, где толщина перемычки составляет 2,8 мм) возникают термические трещины из-за перегрева головки при отложении нагара. Во время ремонта в целях повторного использования головок рекомендуется эти трещины удалять путем разделки на всю высоту перемычки (примерно 100 мм), на ширину в верхней части до 6,0 мм и у основания трещин до 3,0 мм с радиусом 1,5 мм.

Большие отложения нагара были обнаружены в головках поршней дизелей тепловозов 2ТЭ116 номеров 1315, 1316 и 1352 приписки депо Жмеринка на ремонте ТР-2 после пробегов в интервале 214 — 294 тыс. км. Толщина нагара находилась в пределах 15 — 20 мм, уменьшение проходного сечения в отверстиях для перелива масла достигало 50 — 80 %. При этом использовалось масло марки М14Г2.

На испытаниях тепловозов 2ТЭ116 в депо Основа и Полтава было обнаружено значительное количество поршней (37 шт.) на 14-ти секциях тепловозов, не имевших слива масла из поршней. Такие случаи отмечались в депо Кочетовка, Елец и Жмеринка. Отсутствие слива масла возникает при полностью забитых нагаром отверстиях для перетока масла из центра в край головки поршня в соответствии с рисунком 1.2.

2. Модернизация и ремонт поршня дизеля типа Д49

2.1 Варианты модернизации поршня дизеля Д49

У поршня дизеля Д49 головка поршня изготовлена из жаростойкой стали ЭИ415, а тронк из алюминиевого сплава АК6. Охлаждение этого поршня обеспечивается взбалтыванием масла, которое подается через отверстие в шатуне и алюминиевый стаканчик сначала в центральную полость охлаждения поршня, а затем в кольцевую периферийную[1].

Применявшаяся ранее конструкция поршня дизеля Д49 характерна расположением всех колец выше оси пальца в соответствии с рисунком 2.1.

Рисунок 2.1 - Составные охлаждаемые поршни дизеля 5Д49

а - до модернизации; б - модернизированный повышенной газоплотности; 1-тронк; 2-кольца маслосъёмные; 3-кольцо торсионное; 4-кольца компрессионные; 5-головка; 6-стакан; 7-пружина.

Для уменьшения расхода масла на угар и прорыва газов в картер, в конструкцию поршня внесены следующие изменения: увеличено расстояние от крышки цилиндра до поршня за счет уменьшения высоты головки поршня; фрезеровки в головке под клапаны выполнены несквозными; установлены три верхних компрессионных кольца с односторонней трапецией и четвертое торсионное кольцо; второе маслосъемное кольцо расположено ниже оси пальца и выполняет роль дозатора расхода, масла; уменьшен зазор между тронком и втулкой цилиндра.

Испытания показали, что модернизированный поршень снижает в 2 раза расход масла на угар, в 1,5 раза повышает срок службы по загрязненности и на 30% снижает прорыв газов в картер. Практически ликвидируются отложения нагара на поршень и крышку цилиндра со стороны камеры сгорания.

Рисунок 2.2 - Температуры в различных точках головки поршня дизеля 1А-5Д49

Над первым компрессионным кольцом температура не превышает 170°C (в соответствии с рисунком 2.2).Умеренные температуры обеспечивают хорошую износостойкость ручьев компрессионных колец. Исследования относительного изменения тепловых и механических напряжений в головке поршня Д49, выполненного на одноцилиндровом отсеке, показали: уровень тепловых напряжений превосходит механические примерно в 2 раза. Схема охлаждения с подводом охлаждающего агента в зону колец эффективно снижает теплонапряженность головки поршня; снижение давления подачи масла ниже номинального (Рм=0,4 МПа) приводит к увеличению уровня температурных напряжений во всех исследованных точках головки поршня. В зоне первого компрессионного кольца при уменьшении давления с 0,4 до 0,2 МПа температурные напряжения возрастают в 1,65 раза, на поверхностях, охлаждаемых маслом, в 1,5 раза и т.д.

Износостойкость алюминиевых поршней можно повысить глубоким анодированием электролизным способом. При этом получается пористая пленка окиси алюминия толщиной 0,08—0,1 мм, которая обладает резко пониженной теплопроводностью, повышенной маслоемкостью, износостойкостью и коррозионной стойкостью.

На дизелях типа Д49 наблюдается высокая сменяемость компрессионных колец: на ремонтах ТР-2 и ТР- 3 заменяется до 50% поршневых колец от числа установленных на поршнях. Компрессионные кольца сменяются, главным образом, из-за износа хромого покрытия у замка на длине 40-50 мм, а также из-за достижения предельного значения зазора у замка.

С первых номеров дизелей типа Д49 до 1981г. Использовались компрессионные кольца с двухсторонней трапецией. Необходимость в таких кольцах вызывалась применением головок поршней без масляного охлаждения. При переходе на масляное охлаждение поршней следовало перейти на кольца прямоугольного сечения. Однако завод перешел на кольца с односторонней трапецией, что сохранило их недостатки и вызвало увеличение зазора в замке из-за износа боковой поверхности.

По чертежам ВНИИЖТа разработаны поршни для дизелей 1А-5Д49 с прямоугольными канавками для компрессионных колец . Эти кольца покрыты слоем пористого хрома. Сначала на рабочую поверхность кольца наносится слой хрома общей толщиной 0,16-0,25 мм, а затем при изменении полярности на электродах в ванне в слое хрома толщиной 0,05- 0,08 создаются поры.

Рисунок 2.3 - Поршень дизеля 1А-5Д49 с прямоугольными канавками для компрессионных колец.

Этот слой повышает способность колец к маслоудерживанию для снижения износа и вероятности задира. Однако слой пористого хрома быстро изнашивается, при повторной установке в дизель существенно возрастает износ колец, и особенно гильз до 260,4 м в зоне остановки первого кольца. По этой причине часто меняются гильзы на ремонтах ТР-3 и даже ТР-2. Более перспективны кольца с маслоудерживающими канавками, применяемые на дизелях фирмы «Дженерал Моторс».

ВНИИЖТ разработал чертежи перспективных колец для дизелей 10Д100 с десятью канавками, для дизелей типа Д40– с девятью канавками и шагом между ними 0,6+0,05 мм, а для дизелей типа Д49 с шестью канавками высотой 6 мм и шагом 0,6 мм, с глубиной 0,15+ 0,05 мм.

По чертежам ВНИИЖТа на Оренбургском ТР3 были изготовлены два комплекта таких колец по 48 шт. с высотами 4 и 6 мм. На АО «Пенздизельмаш» изготовлено по 16 шт. поршней с канавками под цилиндрические кольца высотой 4 и 6 мм. Один комплект поршней на Воронежском ТР3 был установлен на тепловоз 2ТЭ116 приписки депо Серов, а второй комплект– на тепловоз депо Родаково. Из этих депо во ВНИИЖТ не поступали замечания по работе колец и поршней [4].

 Скачать реферат