Технологический процесс сборки является заключительным этапом изготовления изделия. От качества сборки зависит ресурс изделия в целом. Некачественная сборка даже деталей, изготовленных с соблюдением всех технических требований, неминуемо приведет к снижению ресурса узла. Примером некачественной сборки могут быть: перекос собираемых деталей, снижение величины натяга, повреждение сопрягаемых поверхностей, что в конечном итоге приводит к повышенному шуму и вибрациях при работе и снижению долговечности узла. В статье приводится обзор двух методов посадки поршневого пальце в бобышках поршня и втулке верхней головки шатуна:
1) Посадка, при которой палец запрессован в бобышки, свободно вращается во втулке.
2) Плавающая посадка, при которой палец свободно вращается как в бобышках, так и во втулке
Также будет сравнен ресурс данного соединения при сборке этими методами.
Описание конструкции узла, его служебного назначения, особенностей сборки, показателей точности деталей
В статье объектом рассмотрения является соединение поршневого пальца с поршнем и шатуном двигателя Иж Планета 5. Общий вид силового агрегата представлен на рисунке 1:
Рис. 1. Общий вид силового агрегата
Двигатель Иж Планета 5 имеет следующие технические характеристики:
– Тип двигателя двухтактный одноцилиндровый
– Диаметр цилиндра, мм 72
– Ход поршня, мм 85
– Степень сжатия 8,2–8,7
– Рабочий объем: 346 см3
– Максимальная мощность двигателя, л.с. 22 при 4850 об/мин
Поршневой палец служит для соединения поршня с шатуном. Данное соединения представлено на рисунке 2:
Рис. 2. Соединение поршня с шатуном
Поршневой палец (1) устанавливается в бобышки поршня (2) и во втулку (4) верхней головки шатуна (3). Палец фиксируется в бобышках с помощью стопорных колец (5). Существует 3 способа сборки данного соединения:
1) Палец установлен с натягом в бобышках поршня, с зазором во втулке шатуна
2) Палец установлен с зазором в бобышках поршня, но с натягом во втулке шатуна
3) Плавающая посадка, при которой палец установлен с зазором как в бобышках поршня, так и во втулке шатуна
В данном двигателе палец установлен с натягом в бобышках поршня, с зазором во втулке верхней головки шатуна.
Сборка пальца, который имеет посадку с натягом, имеет некоторые недостатки. Во-первых, для сборки будет необходим нагрев охватывающей детали, так как применение холодной запрессовки крайне нежелательно (возможно повреждение шатуна). Во-вторых, при посадке с натягом, у пальца неравномерно изнашивается рабочая поверхность, что приводит к снижению ресурса соединения.
Этих недостатков лишена плавающая посадка пальца, при которой палец устанавливается в бобышки поршня и во втулку шатуна от усилия руки, отпадает необходимость в использовании термического метода сборки. Также при такой посадке, палец имеет возможность проворачивания, при этом рабочая поверхность равномерность изнашивается.
Эксперимент
В эксперименте использованы два двигателя Иж Планета 5, приобретены 2 комплекта запасных частей производства ОАО Ижмаш- поршней первого ремонта, поршневых колец, поршневых пальцев, стопорных колец. Произведена:
1) Расточка цилиндра с тепловым зазором 0,05 мм
2) Замена втулок верхних головок шатуна, с последующими доработками развертыванием
3) Установка зазора в замке поршневых колец 0,3 мм
4) Доработка бобышек поршня из 2 комплекта развертываем для обеспечения посадки пальца с зазором
Произведено измерение микрометром, штангенциркулем размеров и проведен анализ показателей качества собираемых деталей, который представлен в таблице 1.
Таблица 1
Анализ показателей качества деталей
Таким образом, размеры находятся в пределах поля допуска, что позволяет судить о качестве собираемых деталей.
Произведена сборка двух двигателей, произведена обкатка с соблюдением рекомендаций завода-изготовителя в течение 2000 км, посторонний стуков не выявлено.
Условия работы двигателей
Мотоциклы эксплуатируются в одинаковых условиях:
– Мотоциклы эксплуатируются преимущественно по дорогам с асфальтовым покрытием
– Крейсерская скорость мотоциклов на шоссе 80–90 км/ч, обороты двигателя при этом составляют 2800–3200 об/мин, городском цикле диапазон оборотов составляет 2000–2500 км/ч. Для двигателя Иж Планета 5 такой режим эксплуатации является наиболее оптимальным с точки зрения ресурса
– Расход топлива для обоих двигателей составил 4–4.5 литра на 100 км пробега, что показывает отличное общее техническое состояние двигателей
– Угол опережения выставлен 3,25 мм до ВМТ
– Смазка двигателей осуществляется смесью бензина АИ 92 с маслом Лукойл 2T в пропорции 1:25
– Техническое обслуживание каждые 5000 км пробега (замена масла в КПП, чистка и регулировка карбюратора, очистка наружных поверхностей двигателей от загрязнений)
Результаты эксперимента
Через 20000 км произведена разборка двигателей с последующей дефектовкой:
Двигатель № 1(посадка пальца с натягом в бобышках)
При эксплуатации обнаружен легкий металлический стук при работе холодного двигателя, при прогреве стук пропадал. Позволяет косвенно судить о начальном износе соединения палец-втулка. Произведено 4 измерения пальца и втулки. Результаты показаны в таблице 2.
Таблица 2
|
Деталь |
№измерения |
Поле рассеяния размера |
|||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
||
|
Палец |
14,856мм |
14,944мм |
14,953мм |
14,663мм |
0,088мм |
|
Втулка |
15,102мм |
15,354мм |
15,283мм |
15,424мм |
0,322мм |
Выводы: показатели точности превышают допустимые пределы, достаточно большое поле рассеяния размеров, что позволяет судить о неравномерном износе деталей.
Двигатель № 2 (плавающая посадка пальца)
При эксплуатации посторонний стуков не обнаружено. Произведено 4 измерения пальца, втулки и бобышек. Результаты показаны в таблице 3.
Таблица 3
|
Деталь |
№измерения |
Поле рассеяния размера |
|||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
||
|
Палец |
15,002 |
15,002 |
15,003 |
15,001 |
0,002 |
|
Втулка |
15,01 |
15,012 |
15,011 |
15,01 |
0,002 |
|
Бобышки |
15,025 |
15,025 |
15,024 |
15,025 |
0,001 |
Выводы: показатели точности находятся в пределах поля допуска, имеется незначительное поле рассеяния размеров.
Заключение
Таким образом, анализируя результаты эксперимента, выявили следующие достоинства плавающей посадки поршневого пальца, по сравнению с посадкой с натягом:
– Простота технологического процесса сборки
– Равномерный износ рабочей поверхности деталей
– Больший ресурс работы
Литература:
- К. П. Быков, П. В. Грищенко; ред. Т. А. Шленчик. Мотоцикл «Иж». Эксплуатация, ремонт, каталог деталей: пособие по ремонту. — Чернигов: ПКФ «Ранок», 2000. — 208 с.
- Тамаркин М. А., Давыдова И. В., Тищенко Э. Э. Технология сборочного производства. — Ростов-на-Дону: Феникс, 2007. — 270 с.
