Разработка и исследование автоматизированного устройства для лазерного термоупрочнения гильз цилиндров на базе двигателей с полым ротором - Дипломная работа

Неисправности могут возникнуть в результате естественного износа деталей, сопряжений, не устранимого простой регулировкой. В двигателях наиболее быстро изнашиваются поршневые кольца, поршни, цилиндры, клапаны, коленчатый вал, шатунные и коренные подшипники коленчатого вала. Ускорение научно-технического прогресса в машиностроении требует скорейшего внедрения новых методов упрочнения рабочих поверхностей инструмента, технологической оснастки, деталей и механизмов, работающих с большими нагрузками. По мере развития автоматизированных производств начинают осваивать применение метода лазерного термоупрочнения поверхностей деталей, используя концентрированные потоки энергии в виде лазерного излучения. Такая технология применяется как для упрочнения поверхностей деталей, так и для восстановления их изношенных поверхностей.Отечественная лазерная наука и индустрия создали широкий спектр лазерной техники различного назначения, с различными длинами волн излучения, различных уровней мощности. Лазерное оборудование достаточно дорогое, но при правильном выборе области внедрения, грамотной организации работы и благодаря уникальным технологическим возможностям лазерного луча, это оборудование вполне окупается. Лазерная технология применяется в тех случаях, когда невозможно применение других технологий (например, при обработке хрупких и очень твердых материалов) или когда лазерная обработка позволяет получить результаты, не достижимые при других видах обработки (например, при нанесении синтетического алмазного покрытия на поверхность детали без использования вакуумного оборудования). Лазер открывает возможность развития технологических процессов обработки в ряде областей производства, во многом благодаря тому, что лазерное излучение обеспечивает громадную концентрацию энергии на относительно малых участках обработки. С внедрением автоматизированного технологического комплекса снижаются многие виды затрат, например, освобождаются около половины производственных площадей, что ведет к удешевлению использования единицы площади и сокращению количества работников.Гильза цилиндров - это важная часть блока цилиндров, она представляет собой металлическую вставку, устанавливаемая в блоке поршневых тепловых двигателей с водяным охлаждением. Гильзой она названа неспроста, ведь в переводе с немецкого «гильза» обозначает - оболочка, каковой она и является, т.к. в гильзе расположен поршень. Гильзы цилиндров могут являться как самостоятельной конструкционной единицей двигателя («мокрые» и гильзы двигателей воздушного охлаждения), так и являться элементом ремонтной технологии, предусмотренной заводом изготовителем (например: «сухие» гильзы для двигателей, где цилиндры выполнены заодно с блок-картером). «Мокрыми» называются гильзы, наружная поверхность которых омывается охлаждающей жидкостью, циркулирующей в системе каналов, пронизывающих толщу блока цилиндров. Блок цилиндров с «мокрыми» гильзами обеспечивает лучший отвод тепла, поэтому «мокрые» гильзы получили очень широкое распространение (рис.У большинства современных двигателей жидкостного охлаждения цилиндр, где перемещается поршень, выполняется в виде мокрой, либо в виде сухой гильзы. Конструкция гильз должна обеспечивать надежность уплотнений в местах стыков гильз с головкой и блоком цилиндров. При работе двигателя вследствие неодинаковости температур гильзы и стенок блока цилиндров зазор исчезает. Мокрую гильзу в гнездо блок-картера устанавливают так, чтобы можно было предотвратить утечку жидкости из водяной рубашки в гильзу и поддон картера, а также для обеспечения возможности изменения длины при нагревании и охлаждении. В зависимости от способа установки в блоке цилиндров можно выделить гильзы, опирающиеся буртом на верхнюю плиту блока, и подвесные, когда гильза, соединенная с крышкой цилиндра относительно тонкими шпильками, образует с последней узел, закрепляемый в корпусе основными силовыми шпильками.Происходит постепенное заполнения термодинамических зазоров и компрессионного кольца, которое теряет свою подвижность относительно поршня и цилиндра, пригорает к поршню, становится жестким, в результате чего на стенки цилиндра появляются задиры, которые приводят к заклиниванию поршня и поломке двигателя.[6] Основной причиной, вызывающей необходимость ремонта, является изнашивание поверхностей в процессе трения - скольжения и разными режимами смазки. У гильзы блока цилиндров оторван полностью верхний буртик (рис. Кавитация появляется в основном в плоскости качания поршня (на нагруженной или на ненагруженной стороне) и вызвана вибрациями стенки цилиндра. Возможные причины повреждения: • Не был соблюден зазор между поршнем и гильзой (повторная установка уже работавших поршней, изношенные гильзы). Высокое давление жидкости разорвало гильзу и образовало углубление в днище поршня.[8] Возможные причины появления: • Непреднамеренное всасывание воды при переезде через лужи.Рабочий цилиндр включает гильзу и поршень с поршневыми кольцами, взаимодействующими с внутренней поверхностью гильзы. Из

Содержание

Введение

1. Постановка задачи исследования

2. Исследовательская часть

2.1 Исследование конструкции, дефектов и ремонт гильз цилиндров

2.1.1 Классификация гильз двигателей внутреннего сгорания

2.1.2 Конструкция гильз цилиндров двигателей внутреннего сгорания

2.1.3 Условия работы и основные дефекты гильз

2.1.4 Ремонт гильз двигателей внутреннего сгорания

2.2 Патентно-информационный поиск и анализ

2.2.1 Предлагаемый способ решения поставленной задачи

3. Технологическая часть

3.1 Методы упрочнения рабочих поверхностей гильз

3.2 Лазерная обработка

3.3 Параметры системы для реализации технологического процесса

3.3.1 Устройство и работа оборудования комплекса. Назначение

3.3.2 Структура системы управления роботизированного комплекса

3.3.3 Описание средств интерфейса управления

4. Расчетно-конструкторская часть

4.1 Расчет поворотного привода

4.2 Структура системы управления лазерным комплексом и ее разработка

4.3 Разработка и описание кинематической функциональной схемы

4.4 Разработка циклограммы работы РЛТК

Заключение

Список используемых материалов и литературы

Библиографический список

О надежности и долговечности машины судят обычно по стабильности рабочих характеристик, заложенных в ней при изготовлении. Неисправности могут возникнуть в результате естественного износа деталей, сопряжений, не устранимого простой регулировкой.

Среди агрегатов тракторов и автомобилей наиболее быстро изнашиваемый и наименее надежный и долговечный агрегат - двигатель. В двигателях наиболее быстро изнашиваются поршневые кольца, поршни, цилиндры, клапаны, коленчатый вал, шатунные и коренные подшипники коленчатого вала. Гильзы цилиндров должны быть прочными, жесткими, износостойкими.

Применение традиционных методов обработки поверхности не дает возможного результата по увеличению ресурса работы деталей. Ускорение научно-технического прогресса в машиностроении требует скорейшего внедрения новых методов упрочнения рабочих поверхностей инструмента, технологической оснастки, деталей и механизмов, работающих с большими нагрузками. Разработка принципиально новых технологий в народном хозяйстве прведет к полной автоматизации при увеличении производительности и максимального эффекта, как экономического, так и технического. Научно-исследовательские и учебные институты проводят различные исследования в области совершенствования организации ремонта и восстановления деталей.

По мере развития автоматизированных производств начинают осваивать применение метода лазерного термоупрочнения поверхностей деталей, используя концентрированные потоки энергии в виде лазерного излучения. Такая технология применяется как для упрочнения поверхностей деталей, так и для восстановления их изношенных поверхностей.

На современном этапе развития автоматизации машиностроения актуальны инженерно- технические разработки, направленные на повышение эффективности производственных процессов, обеспечение сбалансированного взаимодействия человека и природы.[1]

В основу приоритетов государственной политики заложен принцип развития промышленности и повышение ее конкурентоспособности и одобрено Правительством РФ в январе 2014 г. «…недопущение научного и технологического отставания России от признаваемого мирового уровня предполагает создание структурно сбалансированной промышленности, способной к эффективному саморазвитию…на основе разработки и применения передовых промышленных технологий».[16]

Основным подходом к разработке систем автоматизации является создание и эффективность использования автоматических линий, участков и цехов.

Автоматизированные производства получили применение при массовом и крупносерийном изготовлении изделий, так как их конструкция является устойчивой и в течение длительного времени не претерпевает существенных изменений. Они также начинают применяться в серийном производстве, при котором реализуется гибкая технология и используется перестраиваемое и переналаживаемое оборудование.

Наличие в комплексе поворотного стола облегчает работу обслуживающего персонала. Теперь она заключается лишь в установке заготовки на стол.

Следуя вышесказанному, технология обработки материалов сфокусированным излучением лазера, применяя автоматизацию в оптимальных режимах позволит решить модернизацию технологической базы машиностроительной, станкоинструментальной промышленности.

Применяя такую технологию, произойдет увеличение производственных мощностей за счет повышения производственной эффективности, обеспечение роста производительности труда, а также повышения качества обработки материалов.

Лазерная технология, несомненно, относится к новым технологиям. Общая цель - выпуск на рынок товаров лучшего качества, с более низкой себестоимостью и в более разнообразном ассортименте готовой продукции в сочетании с разветвленной сетью заказчика и поставщиков сырья.

Существенный рост объема промышленного производства, по данным Росстата, был в январе 2015 г. и вырос на 0,9% по сравнению с 2014 г. Более чем 36% спроса на промышленное применение роботов приходится на автомобильную промышленность. Рост внедрения промышленных роботов в мировую экономику ежегодно прирастает на 5%, а в России к 2016 г. он может вырасти на 60%.

Таким образом, делаем вывод, что лазерным технологиям нет альтернативы в индустриально развитом обществе, так как они экологически чисты, возможны осуществления процессов, недоступных или труднодоступных большинству других технологий, возможна полная автоматизация и высокая фондоотдача от их применения. гильза роботизированный лазерный термоупрочнение