Механическая обработка поршня

Обработка поршней

Наиболее широкое применение имеют поршни тронковые, дисковые и дифференциальные.

В поршневых бескрейцкопфных компрессорах применяют тронковые поршни, которые непосредственно соединяются с шатунами с помощью поршневых пальцев. Поршни этой конструкции применяются в холодильных, воздушных и газовых компреccopax. Тронковые поршни воспринимают дополнительные боковые усилия, действующие вдоль оси шатунов, поэтому предъявляются особые требования к шероховатости наружной поверхности поршней и точности их изготовления.

Все тронковые поршни имеют сквозное отверстие под поршневой палец, проходящее через весь его диаметр.

Дисковые поршни широко применяются в горизонтальных и вертикальных компрессорах крейцкопфного типа. Дисковые поршни вертикальных машин работают в более благоприятных условиях, чем горизонтальных. Это объясняется тем, что в горизонтальных машинах дисковые поршни испытывают дополнительные усилия от трения о стенки цилиндров под воздействием своего веса. Это вызывает быстрый износ сопрягаемых поверхностей и создает опасность для целостности внутренних поверхностей цилиндров из-за задиров, возникающих при трении. Поэтому верхняя часть дисковых поршней крупных горизонтальных машин имеет конус, что значительно уменьшает, поверхность, сопрягаемую с цилиндром, а в нижней части - наружную поверхность, залитую баббитом.

Дифференциальные поршни применяются в многоступенчатых компрессорах высокого давления и малой производительности. Конструкция дифференциальных поршней допускает их самоустановку по оси цилиндра благодаря соединению с плавающим шарниром, имеющим шаровую форму.

Механическая обработка поршня Ø 620 мм оппозитного компрессора 4М10-100/8

Поршень оппозитного компрессора 4М10-100/8 показан на рис. 1.

Применяемый материал.

Заготовка сварная (рис. 2) состоит из отдельных частей. Перед механической обработкой заготовка подвергается гидравлическим испытаниям и отжигается.

Сварные заготовки широко распространены в машиностроении, что объясняется значительными преимуществами сварки по сравнению с другими способами соединения заготовок. Экономия материалов, снижение стоимости продукции, высокая производительность оборудования и качество продукции - далеко не все преимущества, которые обеспечивает использование сварки в машиностроительном производстве. Использование сварных заготовок позволяет упростить конструкцию исходных заготовок, уменьшить толщину стенок и массу заготовок, использовать разные профили сортового и специального проката.

Технологичность сварных заготовок обеспечивается рациональным выбором материалов их составных частей, способов их получения, конструкцией сварных элементов и режимом сварки.

поршень сварной тронковый компрессор

Рис. 1.

Рис. 2. Технологическая схема обработки дана на рис. 2-10

Первая операция

Токарно-карусельная (рис. 3 а-б).

Предварительная обработка. Заготовка закрепляется в кулачках планшайбы токарно-карусельного станка. Обработка производится с двух установок. Вначале растачивают отверстие Ø 80H11 и подрезают прилегающую торцовую поверхность оправкой, закрепленной в суппорте траверсы станка, затем заготовку переустанавливают и растачивают отверстие Ø  мм, подрезают торец в размере 326_-0,5 мм, точат по наружной поверхности Ø 618h11 и прорезают канавки b = 8 мм боковым суппортом. В связи с тем, что заготовка поршня тонкостенная, необходимо перед точением производить точную установку и выверку по боковым наклонным поверхностям, допуская биение не свыше 0,1 мм.

Режим обработки

Расточка отверстия Ø 80, подрезка прилегающей торцовой поверхности, Ø 60, подрезка торца в размере 326 мм, обточка по наружной поверхности Ø 618, прорезка канавки b = 8 мм боковым суппортом.

Растачивание отверстия Ø 80H11

Растачивание черновое.

Наиболее вероятные значения величин:

υ = 63,4 м/мин

S = 0,36 мм/об

Теоретическая формула машинного времени:

Наиболее вероятное машинное время:

Подрезание торца:

Подрезание торца черновое.

Наиболее вероятные значения величин:

υ = 70 м/мин

S = 0,5 мм/об

Теоретическая формула машинного времени:

Наиболее вероятное машинное время:

Растачивание отверстия Ø

Растачивание черновое.

Наиболее вероятные значения величин:

υ = 63,4 м/мин

S = 0,36 мм/об

Теоретическая формула машинного времени:

Наиболее вероятное машинное время:

Подрезание торца:

Подрезание торца черновое.

Наиболее вероятные значения величин:

υ = 70 м/мин

S = 0,5 мм/об

Теоретическая формула машинного времени:

Наиболее вероятное машинное время:

Обтачивание по наружной поверхности Ø 618h11

Обтачивание черновое.

Наиболее вероятные значения величин:

υ = 105 м/мин

S = 0,4 мм/об

Теоретическая формула машинного времени:

Наиболее вероятное машинное время:

Прорезание канавки b = 8 мм

Прорезание резцом.

Наиболее вероятные значения величин:

υ = 40 м/мин

S = 0,1 мм/об

Теоретическая формула машинного времени:

Наиболее вероятное машинное время:

Оборудование: токарно-карусельный станок

Рис. 3а.

Рис. 3б.

Вторая операция

Токарно-карусельная (рис. 4). Обработка наклонных поверхностей поршня. Заготовка устанавливается в кулачки планшайбы станка с точной выверкой, так как допускается отклонение по толщине не свыше 0,1 мм. Вертикальный суппорт ставят на требуемый угол и производят обработку наклонных поверхностей с переустановкой заготовки.

Режим обработки

Обработка наклонных поверхностей.

Обрезание резцом.

Наиболее вероятные значения величин:

υ = 40 м/мин

S = 0,1 мм/об

Теоретическая формула машинного времени:

Наиболее вероятное машинное время:

Оборудование: токарно-карусельный станок

Рис. 4.

Третья операция

Разметочная. Заготовку устанавливают на разметочную плиту и размечают пазы, расположенные с двух сторон отверстий.

Режим обработки

Разметка пазов, расположенных с двух сторон отверстий.

Оборудование: разметочная плита

Четвертая операция

Фрезерная (рис. 5). Фрезерование пазов. Заготовка закрепляется в призме приспособления, установленного на поворотный стол горизонтально-расточного станка; призма фиксирует положение заготовки параллельно оси шпинделя станка. За две установки фрезеруют пазы, расположенные на поверхности центрального отверстия.

Режим обработки

Фрезерование пазов, расположенных на поверхности центрального отверстия

Фрезерование черновое.

Наиболее вероятные значения величин:

Sм =170 мм/мин

Теоретическая формула машинного времени:

Наиболее вероятное машинное время:

Оборудование: фрезерный станок, горизонтально-расточной станок, призма.

Рис. 5.

Пятая операция

Фрезерная (рис. 6). Фрезерование пазов под заливку баббитом. Заготовку закрепляют в приспособление на поворотном столе горизонтально-расточного станка. Торцовой фрезой производят обработку паза по радиусу, а затем устанавливают в шпиндель станка угловую фрезу для образования угловой поверхности вдоль всего паза. К выполнению данной операции предъявляются особые требования в связи с заливкой их баббитом. Обработку пазов ведут без охлаждения, так как попадание керосина, бензина, масла и других жидкостей на поверхность, заливаемую баббитом, не допускается. Время пролеживания между операцией фрезерной и заливочной должно быть не более суток. Поршни хранят до заливки баббитом в сухом месте.

Режим обработки

Фрезерование пазов под заливку баббитом

Фрезерование чистовое.

Наиболее вероятные значения величин:

Sм =208 мм/мин

Теоретическая формула машинного времени:

Наиболее вероятное машинное время:

Оборудование: фрезерный станок, горизонтально-расточной станок.

Рис. 6.

Шестая операция

Заливочная. Заливка пазов баббитом. Деталь закрепляют в специальном приспособлении и заливают пазы баббитом.

Режим обработки:

Заливка пазов баббитом.

Заготовку закрепляют на оправке, которая концами укладывается на опоры. Медленно и равномерно поворачивая поршень с оправкой, газовыми горелками, расположенными под поршнем, нагревают его до 150 °С. После этого пазы обезжиривают щелочным раствором, протравливают серной кислотой и покрывают флюсом. Затем поршень нагревают до температуры 280-300 °С, при которой припой плавится от соприкосновения с поршнем, Расплавленный припой растирают по поверхности пазов щеткой.

После этого заливают пазы баббитом. Оправка с закрепленным на ней поршнем быстро устанавливается на опорах в таком положении, чтобы пазы были наверху. На поршне закрепляют приспособления для заливки (рис. 6) и через литниковые отверстия в их кожухах 3 заливают расплавленный баббит.

Приспособления закрепляют на поршне гайками 4. Для правильной ориентации приспособлений по окружности поршня на них имеются риски, которые при установке приспособлений на поршне совмещаются с разметочными рисками. Положение приспособлений вдоль оси поршня определяет шаблон 2, зуб которого входит в среднюю канавку под поршневое кольцо. Утечки баббита через неплотности предотвращаются асбестовым шнуром 1, уложенным в канавке, идущей вдоль всего периметра заливаемого паза.

Завершают обработку поршня обтачиванием наружной поверхности баббитовых поясков. Операцию выполняют на токарном станке с базированием по центральному отверстию на оправке.

Рис. 6.

Седьмая операция

Токарно-карусельная (рис. 7). Окончательная обработка поршня. Поршень устанавливают в кулачки планшайбы токарно-карусельного станка и производят выверку по торцу и обработанному отверстию с точностью до 0,1 мм. Окончательно подрезают торцы, растачивают отверстие, а пояски, заливаемые баббитом, - с припуском 0,1 мм под шабрение. Затем деталь переустанавливают и подрезают торец с другой стороны.

Режим обработки

Окончательная обработка поршня, подрезают торцы, растачивают отверстие, пояски заливаемые баббитом.

Обтачивание по наружной поверхности Ø 618h11

Наиболее вероятные значения величин:

υ = 120 м/мин

S = 0,15 мм/об

Теоретическая формула машинного времени:

Наиболее вероятное машинное время:

Растачивание отверстия Ø 80H11

Растачивание чистовое.

Наиболее вероятные значения величин:

υ = 120 м/мин

S = 0,15 мм/об

Теоретическая формула машинного времени:

Наиболее вероятное машинное время:

Оборудование: токарно-карусельный станок.

Подрезание торца:

Подрезание торца чистовое.

Наиболее вероятные значения величин:

υ = 174,6 м/мин

S = 0,41 мм/об

Теоретическая формула машинного времени:

Наиболее вероятное машинное время:

Растачивание отверстия Ø

Растачивание чистовое.

Наиболее вероятные значения величин:

υ = 50 м/мин

S = 0,35 мм/об

Теоретическая формула машинного времени:

Наиболее вероятное машинное время:

Подрезание торца:

Подрезание торца черновое.

Наиболее вероятные значения величин:

υ = 174.6 м/мин

S = 0,41 мм/об

Теоретическая формула машинного времени:

Наиболее вероятное машинное время:

Рис. 7.

Восьмая операция

Гидроиспытание. На специальном стенде испытывают полость поршня на прочность давлением 4,8 Па. После испытания поршень продувают сжатым воздухом и просушивают в печи при 100 °С. После испытания устанавливают в отверстия контрольные пробки.

Режим обработки

Испытание полости поршня на прочность давлением

Оборудование: специальном стенд, печь.

Девятая операция

Слесарная. Производят зачистку сварных швов заподлицо с телом поршня. Затем взвешивают его. Допускаемое отклонение от расчетной массы не должно превышать 2-3%. Массу поршня клеймят на торце со стороны его посадки. Технология литых поршней аналогична сварным.

Режим обработки

Зачистка сварных швов, взвешивание.

Оборудование: весы.

Список используемой литературы

1.  Технология компрессоростроения / И.Н. Свечков, А.М. Ярославский. - М.: Машиностроение, 1978. - 200 с.: ил.; 21 см. - Библиогр.: с. 197.

2.       Технология компрессоростроения / Ястребова Н.А., Кондаков А.И., Лубенец В.Д., Виноградов А.Н. Москва, «Машиностроение», 1987 г., 336 стр.

.        Краткий справочник технолога-машиностроителя / А.Н. Балабанов: Издательство стандартов, 1992. с. 464

.        Справочник конструктора-машиностроителя / Анурьев В.И. Издание 5-е, переработанное. М. Машиностроение 1980 г.