Вопрос 3: Методы исследования механических свойств металлов и сплавов

Вопрос 2: Назначение, устройство и принцип работы системы питания дизельного двигателя.

Особенность СП дизелей в том, что рабочая смесь для них готовится непосредственно в цилиндрах двигателя. Угол по кривошипу коленвала, на который поршень не доходит до МВТ в момент начала подачи топлива из насоса, называют углом опережения подачи топлива.

К системе питания дизелей относятся топливо- и воздухоподводящая аппаратура, выпускной газопровод и глушитель шума отработавших газов. В четырехтакных дизелях наиболее распространена топливоподводящая аппаратура разделенного типа, у которой топливный насос высокого давления и форсунки выполнены отдельно и соединены топливопроводами.

Автоматическая муфта опережения впрыска топлива позволяет изме­нять угол опережения впрыска топлива в зависимости от частоты враще­ния коленчатого вала, что повышает экономичность дизеля при различных режимах работы и улучшает его пуск. Муфта устанавливается на переднем конце кулачкового вала ТНВД.

Автоматическая муфта состоит из следующих деталей: веду­щей полумуфты с пальцами и шипами привода, ведомой полумуфты с осями грузов, двух грузов, двух пружин, двух проставок и корпуса. Ведущая полумуфта надета на ступицу ведомой полумуфты и может на ней повора­чиваться. При сборке муфты корпус навертывают на ведомую полумуфту. Для уплотнения соединения ведущей полумуфты с корпусом в него запрес­сована самоподжимная уплотняющая манжета. Два груза, шарнирно уста­новленные на осях, имеют криволинейную поверхность, на которую через проставки опираются пальцы ведущей полумуфты. Движение от ведущей полумуфты на ведомую передается через два груза и пружины. Во время работы двигателя ведущая полумуфта пальцами через проставки нажимает на криволинейную поверхность грузов. Усилие через оси грузов передается ведомой полумуфте, а от нее кулачковому валу насоса. При увеличении частоты вращения коленчатого вала грузы, преодолевая сопротивление пружины, расходятся под действием центробежных сил. При этом грузы поворачиваются вокруг осей ведомой полумуфты и проставки скользят по криволинейной поверхности грузов. В этом случае расстояние между ося­ми грузов и пальцами ведущей полумуфты уменьшается, пружины сжима­ются и ведомая полумуфта поворачивается по ходу вращения вместе с ку­лачковым валом. В результате этого топливо раньше поступает в цилиндры двигателя, т. е. увеличивается угол опережения впрыска топлива.

При уменьшении частоты вращения коленчатого вала грузы сходятся, пружины разжимаются и поворачивают ведомую полумуфту в противопо­ложную сторону, что вызывает уменьшение угла опережения впрыска топ­лива. Автоматическая муфта изменяет угол опережения впрыска топлива на 10-14°

Назначение механизмов и узлов магистрали низкого давления состоит в хранении топлива, его фильтрации и подачи под малым давлением к насосу высокого давления. Механизмы и магистрали высокого давления обеспечивают подачу и впрыскивание необходимого количества топлива в цилиндры двигателя.

Основными механизмами и узлами топливной аппаратуры дизелей являются: топливный насос высокого давления, топливоподкачивающий насос низкого давления, муфта опережения впрыска топлива, расположенные в головках цилиндров форсунки, топливный бак с фильтром грубой очистки топлива, фильтр тонкой очистки топлива, топливопроводы низкого и высокого давления и сливные топливопроводы. Привод насоса ВД осуществляет распредвал с помощью зубчатой передачи. При помощи автоматической муфты опережения впрыскивания он соединен с кулачковым валом насоса, на заднем конце которого под крышкой смонтирован всережимный регулятор частоты вращения коленвала. Топливоподкачивающий насос низкого давления через топливопровод засасывает топливо из бака через фильтр грубой очистки и нагнетает его опд избыточным давлением по топливопроводу в фильтр тонкой очистки. Их ФТО по топливопроводу топливо поступает к насосу высокого давления, откуда оно под большим давлением по топливопроводам подается в соответствии с порядком работы дизеля к его форсункам, через которые впрыскивается в цилиндры. Т к насос высокого давления подает топлива больше необходимого, то часть его через перепускной клапан по сливным топливопроводам отводится обратно в бак. Просочившееся через зазоры в деалях форсунок топливо сливается в бак по сливным топливопроводам. При этом неиспользованное топливо обеспечивает смазывание и охлаждение деталей насоса и форсунки.

 

 

Вопрос 3: Методы исследования механических свойств металлов и сплавов

Свойства металлов и сплавов определяются химическим составом и структурой. Все свойства металлов разделяются на физические, химические, механические и технологические. Кфизическим свойствам относятся блеск, цвет, плотность, температура плавления, тепловое расширение, тепло- и электропроводность, способность намагничиваться. Кхимическим свойствам относится способность металлов вступать в химические реакции с другими элементами и сложными веществами, например с кислородом воздуха, диоксидом углерода (С02), водой и т.д. В числе этих свойств — окисляемость, растворимость, коррозионная стойкость, жаропрочность. В результате могут происходить разрушения металлов и необратимые изменения их структуры и свойств. Механические свойства металлов определяют их способность сопротивляться прилагаемым усилиям. К таким свойствам относятся прочность, упругость, пластичность, твердость, хрупкость, вязкость, износостойкость. Прочность — свойство металла, не разрушаясь, оказывать сопротивление действию внешних сил, стремящихся нарушить связь между частицами материала при его растяжении, изгибе, срезе или скручивании. Упругость — свойство металла восстанавливать первоначальную форму и прежние размеры после прекращения действия внешних сил, вызвавших данное изменение формы. Пластичность — свойство металла деформироваться без разрушения под действием внешних сил и сохранять новую форму после прекращения действия сил. Пластичность — свойство, обратное упругости. Твердость — сопротивление металлического тела деформации в поверхностном слое при местном силовом контактном воздей31

ствии, в частности вдавливанием или царапающим действием посторонних сил. Хрупкость — свойство металла разрушаться или разбиваться на куски от ударов без видимых предварительных деформаций. Вязкость — свойство металла не разрушаться и не давать трещин при ударе (необратимо поглощать энергию при пластическом деформировании). Это свойство, обратное хрупкости. Износостойкость — свойство металла оказывать сопротивление изнашиванию в процессе трения. Металлы и сплавы используются в качестве основного конструкционного материала для деталей автомобилей, различных машин, механизмов и сооружений, работающих в условиях больших нагрузок. Поэтому для металлов важнейшими являются их механические свойства. Определение этих свойств проводится при испытаниях, которые в зависимости от способа приложения усилия делятся на статические и динамические. При статических испытаниях нагрузка на образец металла возрастает медленно и плавно, а при динамических — увеличивается с большой скоростью или многократно изменяется по величине и направлению. Вид испытаний определяется назначением и условиями применения деталей. Наиболее распространенными испытаниями для исследования механических свойств металлов являются статические испытания на растяжение и твердость, а также динамические испытания на удар и усталость. Испытание на растяжение проводится на образцах металлов с использованием специальных разрывных машин. Для этой цели образцы готовят определенных формы и размеров на основе стандарта. Образец закрепляют в захвате машины и нагружают, увеличивая силу, растягивающую образец. По силоизмерительному прибору разрывной машины определяют величину растягивающей силы. Как только растягивающая сила превысит силу сопротивления металла, происходит разрыв образца. Результаты испытания автоматически записываются на ленте самописца машины в виде диаграмм растяжения (рис. 1.19). На диаграмме растяжения по оси ординат отложено растягивающее усилие Р (Н), а по оси абсцисс — деформация, или абсолютное удлинение образца (мм). Удлинение образца при возрастании нагрузки на участке кривой от точки О до точки А пропорционально этому возрастанию, а на участке АБ пропорциональность нарушается. В интервале нагрузок металл начинает «течь», т.е. происходит удлинение образца при постоянном усилии Р. В точке Г диаграммы сила Р достигает максимального значения, на образце образуется шейка и далее он разрывается (точка Д). Наибольшее напряжение, до которого образец деформируется без отклонения от закона пропорциональности (точка А), называ32

Рис. 1.19. Диаграмма растяжения мягкой стали: О, А, Б, В, Г, Д — фиксированные точки диаграммы; сту — предел упругости; стт — предел текучести; а„ — временное сопротивление (предел прочности); свистанное сопротивление разрыву; Р — растягивающее усилие; Д/ — абсолютное удлинение образца

ют пределом пропорциональности. В пределах закона пропорциональности деформация упругая, она полностью исчезает после снятия нагрузки. При дальнейшем растяжении образца наблюдается отклонение от закона пропорциональности, и в определенный момент обнаруживаются признаки остаточной деформации. Напряжение, при котором образец при снятии нагрузки обнаруживает первые признаки остаточной деформации, называют пределом упругости (<ту). Участок БВ на диаграмме характеризует предел текучести, т. е. напряжение, при котором образец продолжает деформироваться при временном постоянстве нагрузки. Следует отметить, что текучесть металлов на участке БВ характерна только для низкоуглеродистых сталей. Высокоуглеродистые стали не обладают текучестью и не имеют на диаграмме участка текучести. Поэтому для них находят условный предел текучести при остаточном удлинении, равном 0,2 %. Точка Г на диаграмме — временное сопротивление разрыву (предел прочности при растяжении) — это условное напряжение, которое соответствует наибольшей нагрузке, предшествующей разрушению образца. Для определения пределов пропорциональности апц, упругости сту, текучести ат и временного сопротивления ств можно воспользоваться формулой

cx = Px/Fo, где ох — соответствующее напряжение, Н/м2 (Па); Рх — нагрузка, соответствующая определенному напряжению, Н; F0 — поперечное сечение образца до разрыва, м2. Чтобы найти истинное сопротивление разрыву аь следует определить отношение нагрузки Рк в момент разрыва к поперечному сечению шейки образца Fk после разрыва:

&к = Р к / FkОтносительное удлинение 8 и относительное сужение \|/ характеризуют пластичность металла. Относительное удлинение 8 (%) 2 Колесник 33

представляет собой отношение приращения длины после разрыва Д / = 4 - /0 к первоначальной длине /0 (мм):

5 = 4 _ А 100 = а/ 100)

где 1к — длина после разрыва, мм. Относительное сужение у (%) представляет собой отношение уменьшения площади поперечного сечения образца после разрыва F0- Fk к первоначальной площади F0 (мм2):

где Fk — площадь сечения шейки образца после разрыва, мм2. Испытание на твердость является наиболее распространенным методом исследования механических свойств металлов. Оно основано на измерении вдавливания в металл стального шарика или алмазного конуса (рис. 1.20). Испытание на твердость по методу Бринелля проводится путем вдавливания с определенной силой в поверхность образца металла стального закаленного шарика диаметром 10,5 или 2,5 мм (рис. 1.20, а). При испытании, проводимом на твердомере типа ТШ, на поверхности испытуемого металла получается отпечаток (лунка). Диаметр отпечатка измеряют и вычисляют число твердости по Бринеллю НВ, используя формулу

где Р— нагрузка на шарик, Н; F— поверхность отпечатка, м2; D — диаметр шарика, м; d — диаметр отпечатка, м. Испытание на твердость по методу Роквелла проводится для металлов путем вдавливания алмазного конуса с углом 120° (рис. 1.20, б) или стального закаленного шарика диаметром 1,59 мм на приборе типа ТК и измеряется в условных единицах. Определение твердости по Роквеллу широко распространено, так как позволяет испытывать твердые и мягкие металлы прямо

Р

,Р

Рис. 1.20. Испытание на твердость по Бринеллю (а) и по Роквеллу (б): Р0 — нагрузка; D — диаметр шарика; d — диаметр лунки; h — глубина лункиа б

на готовых деталях. Полученные значения твердости по Роквеллу можно перевести в значения твердости по Бринеллю, используя специальные таблицы. Испытание на удар проводится с целью оценки сопротивляемости образца металла ударной нагрузке. Для этого используют специальную машину, называемую «маятниковым копром». Испытуемый образец металла устанавливают на опоры копра и подвергают ударному воздействию массивным маятником, падающим с определенной высоты. Единицей измерения при испытании является ударная вязкость КС (Дж/м2), т.е. работа Ан (Дж), затраченная на ударный излом образца и отнесенная к площади его поперечного сечения F (м2) в месте излома:

КС = AH/F. Испытание на усталость позволяет выявить срок службы многих ответственных металлических деталей (шатунов, коленчатых валов двигателей, полуосей и др.), которые подвергаются в процессе работы действию повторных и знакопеременных нагрузок. Свойство металлов выдерживать большое число циклов переменных нагрузок называется выносливостью. Единицей измерения при испытании на усталость является предел выносливости, т.е. величина допустимого напряжения, которое выдерживает металл без разрушения при заданном числе циклов нагрузки. Испытание на усталость проводят в зависимости от назначения детали на разных машинах. Наиболее распространены испытательные машины, нагрузка на которых прикладывается изгибом при вращении, попеременным растяжением—сжатием, кручением. Результатом испытания является кривая усталости, отражающая зависимость напряжения от числа циклов, причем минимальная величина напряжения, выдерживаемая металлом в конце испытания, и будет характеризовать предел выносливости. Наконец, технологические свойства характеризуют способность металлов к различным видам механической обработки, в числе которых ковка, штамповка, прокатка, обработка режущим инструментом, а также литейные свойства.

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: