Сборка и испытание агрегатов машин

Неточность отремонтированной  или изготовленной детали, остаточные деформации после термической обработки, неоднородность строения материала  деталей и неточная сборка приводят к неуравновешенности собранного узла или агрегата.

Неуравновешенность деталей, узлов  и агрегатов устраняется балансировкой (уравновешиванием) их. К деталям, требующим  балансировки, относятся: коленчатые валы, лопасти вентилятора, маховики и  др. Балансировка таких деталей является одним из условий повышения надежности и долговечности машин.

Рис. 32. Схема статического уравновешивания  детали

Рис. 33. Статическая балансировка на призмах:

1 — балансируемая деталь: 2 —  оправка; 3 — призма

Рис. 34. Схема динамического уравновешивания  детали

Применяется два вида балансировки — статическая и динамическая. При статической балансировке центр тяжести находится на оси вращения детали. При динамической балансировке центр тяжести детали также должен находиться на оси вращения и при этом должны отсутствовать какие-либо моменты центробежных сил, действующих в плоскости, проходящей через ось вращения.

Статическая балансировка. Статической  балансировке подвергаются в основном плоские детали, например, маховики, диски сцепления, колеса и т. д. В  качестве примера рас смотрим балансировку (рис. 32, а) детали, установленной на валу, опирающемся на горизонтальные направляющие 3. Под действием неуравновешенной массы т эта деталь самопроизвольно повернется и займет положение, при котором неуравновешенная масса будет в крайнем нижнем положении (рис. 32, б).

Чтобы уравновесить деталь, к ней  нужно прикрепить уравновешивающий груз 4 (рис. 32, в), расположив его с  диаметрально противоположной стороны  по отношению к неуравновешенной массе. При этом моменты сил тяжести  неуравновешенной массы QH и уравновешивающего груза Qy относительно оси вращения детали должны быть равны Qr = QR, где г и R — соответственно расстояния центров тяжести неуравновешенной ^уравновешивающей масс от оси вращения.

Статическая балансировка выполняется  на призмах или дисковых роликах (рис. 33). Статическая балансировка деталей и узлов заключается в определении величины дисбаланса, который измеряется в граммо-сантиметрах, и его устранении путем удаления в необходимых местах сверлением, растачиванием или, наоборот, добавлением части металла наплавкой, привертыванием и пр.

В результате вал и его опоры  будут испытывать дополнительную нагрузку.

Момент этой пары сил может быть уравновешен другой парой сил, приложенной  к валу, действующей в той же плоскости и создающей равный противодействующий момент.

Детали подвергают динамической балансировке на станках (рис. 35). Коленчатый вал с  сборе с маховиком и сцеплением (сцепление на рисунке не показано), подлежащий балансировке, устанавливают  на подвижные опоры. Эти опоры связаны катушками, находящимися в магнитных полях постоянных магнитов. Балансируемый вал приводят во вращение от электродвигателя через вал.

В случае динамической неуравновешенности вала опоры будут колебаться, а  вместе с ними будут колебаться катушки  в магнитных полях постоянных магнитов. В обмотках появится ЭДС, величина которой будет пропорциональна амплитуде колебаний катушек. Напряжение электрического тока в цепи катушек усиливается трансформатором и замеряется прибором, шкала которого проградуирована в единицах дисбаланса. Одновременно с вращением балансируемых деталей вращается ротор. Статор генератора может поворачиваться и вследствие особого расположения в нем катушек изменять при этом показания прибора. Если повернуть статор на некоторый угол, то показания прибора будут равны нулю. При этом стрелка перемещается по шкале зубчатого колеса, определяя положение плоскости, в которой размещены неуравновешенные массы балансируемых деталей. Плоскость расположения неуравновешенной массы на 90° опережает наибольшую амплитуду колебаний балансируемых деталей, поэтому и чиcловые значения неуравновешенной массы определяют по показанию прибора при повороте статора генератора на 90°. Балансировочный станок имеет две параллельные электрические схемы, что позволяет при помощи переключателя при включении каждой схемы в отдельности определить неуравновешенность в двух плоскостях коррекции I—I и II—II.

Для устранения дисбаланса в определенных местах деталей (указаны в технических  условиях) снимают лишний металл (высверливают). Уравновешивание коленчатого вала с маховиком производят в плоскости маховика путем постановки балансировочных пластин или сверления в торце маховика. Допустимый дисбаланс для коленчатых валов приводят в технических условиях для каждой марки двигателя. Колеблется он от 100 до 250 гсм. До последнего времени для обеспечения нормальной работы двигателя считалось достаточным производить динамическую балансировку коленчатого вала отдельно и в сборе. Однако накопленная ошибка в массах отдельных деталей приводит к значительному и часто недопустимому суммарному дисбалансу двигателя. В связи с этим возникает необходимость балансировки двигателя в сборе.

Рис. 35. Принципиальная схема станка для динамической балансировки деталей

Рис. 36. Схема установки для балансирования двигателя в сборе

 

Коленчатый вал балансируемого двигателя приводят во вращение от электродвигателя (динамометра) через  карданный вал и специальную  ступицу. Отработавшие газы удаляют  в заборник, который не связан жестко с заборными трубами. Двигатель прикрепляют к кронштейнам сварной рамы, которая подвешена на четырех стальных лентах к стойкам. Для регистрации механических колебаний используют индукционные датчики, показания которых регистрируют осциллографом. Датчики устанавливают в передней и задней частях двигателя на стальных лентах стоек. Балансировку осуществляют установкой и снятием грузов на маховике и на ступице шкива коленчатого вала.

 

 

Обкатка и испытание  двигателей.

 

После сборки ответственные агрегаты дорожных машин подвергаются обкатке и испытаниям. Обкатку агрегатов проводят для того, чтобы все сопряженные детали притерлись друг к другу и их износ при эксплуатации нарастал бы менее интенсивно, а испытание проводят для проверки качества работы. Агрегаты обкатывают и испытывают по определенным режимам, указанным в технических условиях.

Рассмотрим в виде примера обкатку  и испытание двигателей внутреннего  сгорания. Эту работу выполняют в  следующей последовательности: подготовка двигателя к испытаниям; холодная обкатка; горячая обкатка; испытание и контрольный осмотр.

Подготовка двигателя к испытаниям. Собранный двигатель, направленный на испытание, должен быть полностью  укомплектован. Его устанавливают  на испытательный стенд, подсоединяют к системе трубопроводов подачи смазки, топлива, воды и удаления отработавших газов.

Холодная обкатка двигателя  производится для предварительной  приработки деталей и проверки работы манометра и всей масляной системы, а также состояния узлов и  ответственных деталей. Испытуемый двигатель полностью заправляют чистым маслом и прорабатывают без форсунок с обильной смазкой цилиндров, подшипников и других деталей; топливную систему отключают.

Частоту вращения вала двигателя при  холодной обкатке повышают постепенно, начиная с числа оборотов, составляющего 7з—XU нормальных оборотов двигателя.

Режим холодной обкатки двигателя  Д-108 при 400 об/мин составит 15 мин, при 500 об/мин—30, при 750 об/мин — 35, при 900 об/мин — 40 мин.

 Момент окончания обкатки  определяется по относительной  легкости проворачивания коленчатого вала. Для холодной обкатки дизеля требуется мощность 20—40 л. с. при 900 об/мин. По мере приработки деталей требуемая мощность падает до 10—15 л. с.

Горячая обкатка двигателя. Во время  испытаний без нагрузки производят регулировку клапанов, топливной  системы, наружный осмотр для обнаружения дефектов двигателя при его работе. Частоту вращения коленчатого вала двигателя при испытании постепенно увеличивают.

Режим горячей обкатки дизеля Д-108 на холостом ходу: 500, 650, 900, 1050 об/мин  по 5 мин для каждого числа оборотов.

Дизель на холостом ходу должен иметь  минимально устойчивые обороты не выше 500 об/мин. Горячая приработка дизелей  под нагрузкой состоит в постепенной  нагрузке его различными тормозными устройствами.

Режим обкатки дизеля Д-108 под нагрузкой 25, 45 и 60 л. с. при 1050 об/мин—в течении 10 мин; под нагрузкой 80 и 100 л. с. при 1000 об/мин — в течение 5 мин.

При этом испытании производится окончательная  регулировка топливной системы, регуляторов и т. д. Температура  масла в картере двигателя, проходящего горячую обкатку под погрузкой, не должна превышать 80 °С. Температура охлаждающей воды в отводящих трубопроводах должна находиться в пределах 75—85 °С.

Испытание двигателя проводят для  выявления качества ремонта, правильности регулировок механизмов и, кроме того, определения мощности, часового и удельного расхода топлива.

Мощность испытуемого двигателя  определяют по формуле, приведенной  при описании тормозных стендов.

Часовой и удельный расход топлива  определяют по специальным формулам.

Контрольный осмотр двигателя. После обкатки и испытаний проводится контрольный осмотр двигателя: его устанавливают на стенд и снимают картер, масляный насос с приводом, крышки с вкладышами шатунных и коренных подшипников.

При осмотре особое внимание обращают на состояние рабочих поверхностей цилиндров, шатунных и коренных шеек и их подшипников. После проверки обнаруженные в процессе обкатки, испытаний и контрольного осмотра неисправности устраняют, собирают и проверяют при работе без нагрузки в течение 10 мин.

Если при контрольном осмотре были заменены основные детали кривошипношатунного механизма, то такой двигатель подвергают повторной обкатке, испытанию и после этого контрольному осмотру.

Рис. 37. Стенд для приработки и  испытания двигателей с электрическим  тормозом:

1 — бак с охлаждающей жидкостью; 2 —испытываемый двигатель; 3 — плита-основание; 4 — предохранительная решетка; 5 — стойка; 6 — ограждение карданной  передачи; 7 — асинхронный электродвигатель; 8 — жидкостный реостат

 

Обкатку и испытание двигателей проводят на испытательных станциях. Подача к двигателям смазки, топлива, воды осуществляется централизованно.

 Тормозные стенды. Для обкатки  двигателей применяют механические, гидравлические и электрические  тормозные установки.

Наиболее совершенными являются электротормозные установки, выпускаемые промышленностью. На рис. 37 показан испытательный электротормозной стенд с асинхронным электродвигателем. Холодную обкатку двигателя осуществляют от асинхронного электродвигателя, потребляющего электроэнергию от сети. При горячей обкатке нагрузка создается от асинхронного электродвигателя, работающего в это время в режиме синхронного генератора. Нагрузку изменяют при помощи жидкостного реостата, включенного в цепь электродвигателя стенда. Сопротивление реостата изменяется в зависимости от величины погружения электродов в электролит.

Обкатка и испытание коробок  передач производится с целью  приработки деталей и проверки качества ремонта. При обкатке коробок  передач их заполняют маловязким маслом или дизельным топливом до нормального уровня. Обкатку коробок передач ведут под нагрузкой на всех передачах, при этом проверяют правильность сборки, шум зубчатых передач, нагрев подшипников, надежность уплотнений, правильность выполненных регулировок, легкость переключения передач и не включаются ли они самопроизвольно. Обкатку и испытания ведут на стендах. По принципу нагружения они разделяются на разомкнутые и замкнутые. При разомкнутой схеме нагрузка на коробку передач создается механическими, электрическими и гидравлическими тормозами. При замкнутой схеме обкатываемые коробки находятся в замкнутом силовом потоке. Нагрузку при этом создают закручиванием тормозных валов и другими нагружателями.

Рис. 38. Схема стенда для приработки и испытания коробок передач:

1 — испытываемая коробка; 2 — вал; 3 — стендовая коробка передач; 4 — передний редуктор; 5 — торсионный вал; 6— диски со шкалой; 7 —рукоятка; 8 — закручивающий механизм; 9 — задний редуктор

 

Сущность приработки и испытаний  коробок передач в замкнутом  силовом потоке при помощи торсионных валов заключается в следующем. Гибкий (торсионный) вал (рис. 38) закручивается при помощи механизма рукояткой. Угол закручивания характеризует величину передаваемой мощности, прямо пропорциональной передаваемому крутящему моменту. Замер передаваемого крутящего момента производится по углу закручивания торсионного вала, проградуированного на дисках. Торсионные динамометры передают мощность, но не поглощают ее, что экономически целесообразно при испытании агрегатов.

 Продолжительность обкатки  и испытаний определяется техническими условиями.