Равновестная шероховатость и приработка

     Для обеспечения условий взаимозаменяемости назначение шероховатости сопряженных поверхностей может производиться в зависимости от точности сопряжения (выбранной посадки) и точности обработки (выбранного квалитета). Прямой  связи между точностью и шероховатостью поверхности нет, так как к самым неточным поверхностям по допуску размера можно предъявить весьма высокие требования шероховатости (например, поверхности ручек хирургического инструмента в т. п.). Вместе с тем при выборе шероховатости поверхности следует учитывать что

значение Rz должнo составлять лишь некоторую часть допуска (δp) соответствующего размера.                                       

     Если в конструкциях сопряжении, согласно требованиям к эксплуатационным  качествам деталей, необходимо ограничить отклонение формы (Δф) или отклонение расположения (Δп) по сравнению с допуском на размер (δр), то соответственно должна быть ограничена и шероховатость поверхности. При этом следует ориентироваться ва возможные (рекомендуемые) методы обработки, обеспечивающие получение значений Rz =(0,2-0,5) Δф или Rz =(0,24-0,5) Δц .     

       Если, точность  сопряжения и метод обработки  не позволяют определить требования к шероховатости поверхностей, назначение шероховатости поверхности следует производить по другим главным для данного случая признакам, ориентируясь на данные практики передовых отраслей промышленности, отраженные во многих трудах.

      Нормирование  шероховатости поверхности: применяется  три основных способа регламентации  конструктором качества поверхности,  в том числе шероховатости: 1) по  прототипу (метод прецедентов);   2) расчетный; 3) экспериментальный .

       Выбор параметров и их значений для нормирования шероховатости должен Производиться с учетом назначения поверхности и установления их связи с эксплуатационными свойствами поверхности .

В таблице1приведены некоторые важнейшие эксплуатационные свойства поверхности, зависящие от ее шероховатости, и номенклатура параметров, при помощи которых обеспечиваются показатели этих свойств . Основным во всех случаях является нормирование высотных параметров. Предпочтительно, в том числе и для самых грубых поверхностей, нормировать параметр Ra, который более информативно, чем Ra и Rmax  характеризует неровности профиля, поскольку определяется по всем точкам (или достаточно большому числу точек) профиля.

 

 

 

Таблица 1

Эксплуатационное свойство поверхности	Параметры шероховатости поверхности  и характеристики, определяющие эксплуатационное свойство
Износоустойчивость при всех видах  трения  Виброустойчивость   Контактная жесткость  Прочность соединения Прочность конструкций при циклических нагрузках Герметичность соединений Сопротивление в волноводах	Ra (Rz), tp направление неровностей Ra (Rz), Sm, S, направление неровностей Ra (Rz), tp Ra (Rz) Rmax, Sm, S, направление неровностей Ra (Rz), Smax, S, tp  Ra, Sm, S

Параметры Rz и Rmax нормируют в тех случаях, когда по функциональным требованиям необходимо ограничить полную высоту неровностей профиля, а также когда прямой контроль параметра Ra с помощью профилометров или образцов сравнения не представляется возможным, например для поверхностей, имеющих малые размеры или сложную конфигурацию (режущие кромки инструментов, детали часовых механизмов и пр.).

Для ответственных  поверхностей производится нормирование не только высотных параметров, но и шаговых и параметра tp, так как они обеспечивают некоторые их функциональные свойства.

Требования  к шероховатости поверхности должны устанавливаться путем указания: 1) параметра шероховатости (одного или нескольких)  ; 2) числовых значений выбранных параметров; 3) базовых длин, на которых происходит определение указанных параметров.

         На практике применяются три  варианта указания числовых значений  параметра (параметров) шероховатости: 1) наибольшим значением; 2) диапазоном  значений; 3) номинальным значением.

Наиболее  распространенным применительно к  деталям машин является вариант, когда указано числовое значение параметра, соответствующее наиболее грубой допускаемой шероховатости, т. е. наибольшему предельному значению для параметров R_a,R_z,R_max ,S_m, S и наименьшему предельному значению параметра tp.

В отдельных случаях, когда для  правильного функционирования недопустима  и слишком гладкая поверхность, применяется второй вариант, при  котором указан Диапазон значений параметра; наибольший и наименьший предельные значения.

Третий вариант  применяется реже, в основном для  образцов сравнения шероховатости поверхности или для образцовых деталей, служащих для этих же целей. . При этом варианте указывается номинальное значение параметра с допустимыми предельными отклонениями от него (%). Установление требований к шероховатости поверхности указанием номинальных значений параметра обеспечивает наиболее строгий метрологический контроль.

 

Таблица 2

  Шероховатость поверхности Ra (мкм) элементов деталей

Элемент детали	Шероховатость
Нерабочие контуры деталей. Поверхности  деталей, устанавливаемых на бетонных, кирпичных и деревянных основаниях	Rz= 320÷160
Отверстия на проход крепежных деталей. Выточки, проточки. Отверстия масляных каналов на силовых валах. Кромки детали под сварные швы. Опорные поверхности пружин сжатия. Подошвы станин, корпусов, лап	Rz= 80
Внутренний диаметр шлицевых соединений (не шлифованных). Свободные несопрягаемые торцовые поверхности валов, муфт, втулок. Поверхности головок винтов	Rz=40
Торцовые поверхности под подшипники качения. Поверхности втулок, колец, ступиц, прилегающие к другим поверхностям, но не являющиеся посадочными. Нерабочие торцы валов, втулок, планок. Шейки валов 12-го квалитета диаметром 80—500 мм. Поверхности отверстий 12-го квалитета диаметром 18—500 мм и 11-го квалитета	Rz=.20
Нерабочие торцовые поверхности зубчатых и червячных колес и звездочек. Канавки, фаски, выточки, зенковки, закругления и т, п. Болты и гайки нормальной и повышенной точности (кроме резьбы)	Rz = 40÷10
Шаровые поверхности ниппельных соединений. Канавки под уплотнительные резиновые кольца для подвижных и неподвижных торцовых соединений. Радиусы скруглений на силовых валах. Поверхности осей для эксцентриков. Опорные плоскости реек. Поверхности выступающих частей быстровращающихся деталей. Поверхности направляющих типа «ласточкин хвост». Опорные плоскости реек. Шейки валов 9-го квалитета диаметром 80—500 мм,1 1-го квалитета диаметром 3—30 мм. Поверхности отверстий 7-го квалитета диаметром 180—500 мм, 9-го квалитета диаметром 18—360 мм, 11-го квалитета диаметром 1—10 мм	2.5
Наружные диаметры шлицевого соединения. Отверстия пригоняемых и регулируемых соединений (вкладыши подшипников и др.) с допуском зазора — натяга 25—40 мкм. Цилиндры, работающие с резиновыми манжетами. Отверстия подшипников скольжения. Трущиеся поверхности малонагруженных деталей. Посадочные поверхности отверстий и валов под неподвижные посадки. Трущиеся поверхности малонагруженных деталей. Рабочие поверхности дисков трения. Шейки валов 6-го квалитета диаметром 120—500 мм, 8-го квалитета диаметром 6—80 мм. Поверхности отверстий 6-го квалитета диаметром 50—500 мм, 7-го квалитета диаметром 10—180 мм, 9-го квалитета — 1—18 мм	1,25
Поверхности зеркала цилиндров, работающих с резиновыми манжетами. Торцовые поверхности поршневых колес при диаметре не менее 240 мм. Валы в пригоняемых и регулируемых соединениях с допуском зазора — натяга 7—25 мкм. Трущиеся поверхности нагруженных деталей. Посадочные поверхности 7-го квалитета с длительным сохранением заданной посадки: оси эксцентриков, точные червяки, зубчатые колеса. Сопряженные поверхности бронзовых зубчатых колес. Рабочие шейки распределительных валов. Штоки и шейки валов в уплотнениях. Шейки валов 5-го квалитета диаметром 30—500 мм, 6-го квалитета диаметром 10—120 мм. Поверхности отверстий 6-го квалитета диаметром 3—50 мм, 6-го квалитета диаметром 1—10 мм	0,63
Шейки валов 5-го квалитета  диаметром свыше 1 до 30 мм, 6-го квалитета диаметром свыше 1 до 10 мм. Валы в пригоняемых и' регулируемых соединениях (шейки шпинделей, золотники) с допусками зазора — натяга 16—25 мкм. Отверстия пригоняемых и регулируемых соединений (вкладыши подшипников) с допуском зазора — натяга 4—7 мкм. Трущиеся элементы сильнонагруженных деталей. Цилиндры, работающие с поршневыми кольцами	0,32
Поверхности деталей, работающих на трение, от износа которых зависит точность работы механизма	0,16
Рабочие шейки валов прецизионных быстроходных станков и механизмов. Шейки валов в пригоняемых и регулируемых соединениях с допуском зазора — натяга 2,5—6,5 мкм. Поверхности отверстий пригоняемых и регулируемых соединений с допуском зазора — натяга до 2,5 мкм	0,08
Зеркальные валики координатно-расточных  станков и др.	0,04

 

 

 

      

 

 

4. Приработка двигателей.

 

После сборки и окрашивания все двигатели, прошедшие капитальный и углубленный  текущий ремонты, подвергаются приработке и испытанию.

В процессе приработки при перемещении одной  детали относительно другой происходит сглаживание шероховатостей, появившихся  на поверхностях деталей после механической обработки. В первый период приработки происходят интенсивное снятие микронеровностей путем изнашивания деталей и  большая затрата энергии на преодоление  сил трения. Процесс снятия микронеровностей продолжается около 10 мин, а макрогеометрическая  приработка деталей в сопряжении заканчивается через 30—40 ч.

Приработка  и испытание объединяются в одно понятие, которое называется обкаткой.

Обкатка двигателей производится на стендах, оборудованных  электрическим асинхронным двигателем и устройствами для измерения  мощности двигателя, его крутящего  момента и расхода топлива. Асинхронный  двигатель работает в двух режимах: до 1400 мин-1 — как электрический  двигатель (при этом происходит вращение коленчатого вала без запуска  двигателя); свыше 1400 мин-1 — как генератор (в качестве балансирной тормозной  установки на коленчатом валу двигателя). Основные составные части стенда для обкатки двигателя показаны на рис. 1.

Двигатель, поступивший на испытательную станцию, должен быть укомплектован водяным  насосом, компрессором, насосом гидроусилителя рулевого управления, стартером и  генератором. В картер двигателя  заливается масло М-10В. Уровень масла  контролируется по меткам на указателе  уровня масла.

Топливный насос высокого давления (ТНВД), форсунки, водяной насос должны быть предварительно испытаны и приняты ОТК.

Двигатели испытываются с технологическими воздушными фильтрами.

Коленчатый  вал двигателя должен проворачиваться  стартером. Если коленчатый вал не проворачивается, двигатель снимается со стенда и  дефекты устраняются на специально оборудованных для этой цели стендах.

Обкатка двигателей производится при наличии  воды, масла, топлива в соответствующих  системах и отсутствии внешних повреждений.

Холодная  обкатка начинается при температуре  масла не менее 50 °С. В начале холодной обкатки необходимо проверить подачу масла к подшипникам коромысел, герметичность уплотнений форсунок и головок цилиндров, соединений в системах смазки и охлаждения.

Горячая обкатка и испытание двигателя  производятся на дизельном топливе.

После пуска  двигателя проверяется герметичность  соединений выпускных коллекторов  и трубопроводов системы питания. При необходимости производится установка минимальной частоты  вращения холостого хода, величина которого не должна превышать 600 мин-1. Она осуществляется болтом ограничения  минимальных оборотов. Холодная и  горячая обкатка производится в  соответствии с режимами, приведенными в табл. 1.

При горячей  обкатке температура масла в  картере двигателя и температура  воды, выходящей из рубашки охлаждения, должна быть соответственно 80...85 и 85...95 °С. Разность температур воды, выходящей  из правой и левой головок, не должна превышать 5 °С. Давление масла в  магистрали при температуре 80...95 °С должно быть 0,4—0,55 МПа при частоте  вращения коленчатого вала 2600 мин-1 и не менее 0,1 МПа — при 600 мин-1.

При работе двигателя на стенде не должно быть резких стуков и шумов, выделяющихся из общего шума работы двигателя на данном режиме. Не допускаются резкое изменение нагрузки и частоты  вращения двигателя, выбрасывание и  течь масла, воды, топлива, а также  прорыв газов в местах соединений.

Признаками  брака двигателя являются:

- образование  масляных пятен и отдельных  капель в местах сальниковых  уплотнений (падение отдельных капель  — не более одной капли за 5 мин при любых режимах работы  двигателя);

- образование  масляных пятен без каплеобразования  в местах разъемов и соединений;

- выделение  масла и конденсата через отводящую  трубку си-стемы вентиляции картера  (не более 2 капель в минуту  при частоте вращения коленчатого  вала 2600 мин-1);

- слив  топлива из дренажных трубок  форсунок в виде капель;

- выделение  воды, смазки или смеси воды  и смазки из дренажного отверстия  водяного насоса при любых  режимах работы двигателя в  количестве не более одной  капли за 3 мин.

В период обкатки допускается выделение  из выхлопной трубы отдельных  капель топливо-маслянистой смеси.

После снятия или замены головки цилиндров, замены масляного, водяного или топливного насосов, привода топливного насоса, шестерен распределения, сальников  коленчатого вала, картера маховика, передней крышки блока необходимо производить  обкатку с 1-го по 5-й этап и горячую  обкатку с 6-го по 10-й этап по режиму.

 

Рисунок 1. Стенд для обкатки двигателей:

1 — двигатель,  установленный для приработки;

2 — станина  для установки и крепления  двигателя; 

3 — сцепление,  входящее в комплект стенда,

4 — балансирная  машина;

5 — реостат; 

6 — указатель  температуры масла; 

7 — тахометр;

8 — весовой  механизм;

9 — указатель  нагрузки на валу двигателя; 

10 — манометр  в масляной системе двигателя; 

11 — указатель  температуры воды в системе  двигателя; 

12 — корпус  весового механизма; 

13 — редуктор;

14 — маховик; 

15 — рукоятка  муфты выключателя сцепления; 

16 — муфта  выключения сцепления; 

17 — вал  привода коленчатого вала;

18 — колба  расхода дизельного топлива; 

19 — электромагнитный  клапан;

20 — мерный  бачок дизельного топлива; 

21 — трубка  уровня дизельного топлива; 

22 — фотодиод.

приработка  обкатка двигатель брак

Таблица 1. Режимы приработки двигателей КамАЗ-740

Вид приработки	Этап	Режим приработки
		Частота вращения коленчатого  вала, мин-1	Нагрузка на двигатель, кВт	Продолжительность обкатки, мин
Холодная	1-й	600	-	10
	2-й	800	-	10
	3-й	1000	-	5
	4-й	1200	-	10
	5-й	1400	-	5
				Итого 40
Горячая без нагрузки (холостой ход)	6-й	1400	-	10
Горячая под нагрузкой	7-й	1600	22,1	10
	8-й	1800	36,6	10
	9-й	2000	66,2	10
	10-й	2200	88,2	10
	11-й	2400	110,2	5
	12-й	2600	132,3	5
				Итого 60. Всего 100