Технологический процесс восстановления шатуна с годовым выпуском 1750 штук

Деталь - шатун с крышкой и втулкой с номером по каталогу Д144-1004100 с годовой программой выпуска 1750 штук. Сборочный, рабочий и ремонтные чертежи представлены на листах графической части курсового проекта.

Рассмотрим следующие дефекты шатуна:

- износ поверхностей отверстий верхней головки шатуна;

- износ поверхностей отверстий нижней головки шатуна.

2. Общие положения

2.1 Служебное назначение, техническая характеристика и условия работы сборочной единицы

Шатун (рис. 1) изготовлен из стали 45Х. Шатун соединен с крышкой двумя болтами. Фиксация шатуна и крышки осуществляется по шлицам и фиксирующему пояску на одном из шатунных болтов. Очень важно для работы шатунных болтов и вкладышей плотное сопряжение шлицов, поэтому грязь, заусеницы и забоины на шлицах не допускаются. Шатун с крышкой составляют комплект, одна из деталей которого не может быть заменена деталью другого комплекта. Перед сборкой шатуна резьбу болтов смазывают графитной смазкой. Момент затяжки болтового соединения составляет 20-22 кгс-м.

На шатуне и крышке вблизи стыка наносятся метки спаренности шатуна с крышкой.

В нижней головке шатуна имеется отверстие диаметром 71+0'021 мм под вкладыши подшипников, в верхней головке -- отверстие диаметром 40+0'03 мм под бронзовую втулку. Внутренняя поверхность втулки окончательно обработана до диаметра 35^+0.040 мм после запрессовки в отверстие верхней головки шатуна, при этом колебание размера для одного шатуна должно быть не более 0,004 мм.

В процессе работы двигателя шатуны испытывают значительные знакопеременные нагрузки. При движении поршня во время рабочего хода и такта сжатия шатун сжимается силами давления газов, воспринимаемыми поршнем. Силы инерции поршня стараются оторвать поршень от шатуна, а значит - растянуть шатун. При нормальных условиях работы износа шатуна не происходит. При отсутствии смазки или её низком качестве может произойти схватывание, а вследствие этого - проворачивание верхней втулки или вкладышей, что приводит к задирам нижней и верхней головки шатуна. Износ верхней головки шатуна может происходить из-за частой замены верхней втулки.

Шатуны с указанными неисправностями восстанавливают. Шатуны, имеющие трещины любого размера и расположения, а также отклонение торцов верхней и нижней головок от положения в одной плоскости более чем на 1,0 мм, выбраковываются. Проверка на отсутствие трещин осуществляется на магнитном дефектоскопе в магнитном поле при силе тока 800 А.

Рисунок 1 - Масляный насос: 1 - шатун, 2 - втулка, 3 - болт, 4 - гайка, 5 - крышка

2.2 Программа выпуска ремонтируемых деталей

Годовой объем и предполагаемый срок выпуска ремонтируемого агрегата выбираем с учётом перспективы развития автотракторного или авторемонтного предприятия.

Годовой объём выпуска деталей определяют по формуле

П = П_сб * n * К_р,

Где П_сб - годовой объём выпуска агрегата, шт.; П_сб = 1750 шт.;

n - количество деталей данного наименования в агрегате, шт.; n = 4 шт.;

К_р - коэффициент ремонта детали, принимаем К_р = 0,8.

Подставляя числовые значения, получим

П = 1750 * 4 * 0,8 = 5600 шт.

Исходя из массы детали и программы выпуска детали получаем среднесерийное производство, что определяет форму его организации, принципиальные решения при проектировании технологических процессов, используемые средства технологического оснащения, степень детализации проработки технологических процессов и т.д.

шатун дефект железнение поверхность

3. Разработка технологических процессов ремонта деталей агрегата

3.1 Служебное назначение, техническая характеристика и условия работы детали

Шатун предназначен для передачи поступательного движения поршня во вращательное коленчатого вала. Масса шатуна - 1,430 кг; материал-сталь 45Х; твердость HB 223-262.

Таблица 1

Химический состав стали 45Х, % (ГОСТ 8479-70)

Таблица 2

Механические свойства стали 45Х

Вследствие тяжелых условий работы и знакопеременных нагрузок у шатунов могут возникать следующие неисправности: изгиб и скручивание, износ отверстий в верхней, нижней головке и бронзовой втулке.

3.2 Анализ дефектов детали и требований, предъявляемых к отремонтированной детали

Основное требование, предъявляемое к отремонтированным деталям, это соответствие всех свойств, свойствам новой детали. В данном случае, это износостойкость и твердость, соблюдение геометрических параметров.

Таблица 3

Дефекты валика масляного насоса

3.3 Выбор способов устранения дефектов детали

При выборе рациональных способов устранения дефектов детали используем приложения к методическим указаниям для выполнения курсовой работы. Целесообразные способы восстановления устанавливают на основе конструктивно-технологических характеристик детали.

Износ поверхности валика под втулку:

- вид основного материала детали - сталь 40;

- вид восстанавливаемой поверхности - вал;

- минимально допустимый диаметр поверхности - 12мм.

По данным основным характеристикам выбираем ряд альтернативных способов восстановления ремонтируемой детали:

15 - гальваническое покрытие железом;

15А - гальваническое покрытие железом электронатиранием;

16 - химическое никелирование.

Для удобства сравнения технико-экономических показателей альтернативных способов восстановления соответствующие данные сводим в таблицу 4.

28 - удельная трудоемкость наращивания;

29 - коэффициент производительности процесса;

30 - удельная себестоимость;

31 - показатель технико-экономической оценки.

Таблица 4

Технико-экономические показатели альтернативных способов восстановления валика масляного насоса

Как видно из таблицы, химическое никелирование является более трудоёмким и менее производительным процессом сравнению с железнением. Между двумя видами железнения выделяется железнение натиранием, при меньшей трудоемкости и более высокой производительности обеспечивается такое же качество. С учетом недостатков способов восстановления выбираем экономически целесообразный, обеспечивающий необходимый уровень качества способ ремонта. В данном случае это гальваническое покрытие железом электронатиранием.

Гальваническое покрытие железом электронатиранием

Электронатирание -- один из методов нанесения гальванических покрытий. Этот процесс относится к вневанным способам наращивания на поверхность гальванических покрытий. Сущность его заключается в том, что к детали (катоду) подключают провод, идущий от отрицательного полюса источника питания постоянным током. Анодом служит угольный или металлический стержень (пластина), который обертывают специальным адсорбирующим материалом, пропитывают электролитом и соединяют с положительным полюсом. Переход металла с электролита на восстанавливаемую деталь осуществляется во время перемещения анода по покрываемой поверхности. Материал, на который постоянно поступает электролит, служит как бы электролитической ванной, и при включенном токе начинается процесс электролиза. Положительно заряженные ионы металла, находящиеся в электролите, соприкасаясь с поверхностью отрицательно заряженной детали, восстанавливаются и отлагаются в виде атомов металла.

При восстановлении отверстий в таких деталях, как вращатель анодного приспособления, может быть использован вертикальносверлильный (при восстановлении валов токарный станок) или какой другой станок, у которого шпиндель крутится со скоростью 22-28 об/мин, а в качестве источника тока применен любой выпрямитель или генератор постоянного тока напряжением не ниже 30 В. На анод плотно наматывают какую-нибудь ткань, хорошо впитывающую жидкость, например сукно. Для перекачки электролита из поддона к месту электронатирания применяют насос. Технологический процесс восстановления изношенных отверстий гальваническим электронатиранием состоит из следующих операций: мойки деталей и зачистки поверхности, обезжиривания 50%-м раствором едкого натра, травления поверхности 20%-м раствором соляной кислоты, декапирования, гальванического натирания, обезжиривания ацетоном и промывки в горячей и холодной воде.

После соответствующей подготовки детали ее закрепляют на станке, предварительно отцентрировав относительно шпинделя восстанавливаемую поверхность, подводят к поверхности анод, включают насос подачи электролита, станок и источник тока. В начале процесса к детали подключают плюсовой провод от источника тока, при этом происходит декапирование поверхности. Через 30-50 сек. переключают полярность источника тока на обратную, при которой положительный полюс подсоединен к аноду. С этого момента начинается осаждение на деталь металла. По окончании натирания выпрямитель и насос подачи электролита выключают, отводят анод и снимают деталь со станка. Далее идет механическая обработка до требуемого размера.

3.4 Выбор технологических баз и схем установки детали при ремонте

Выбор технологических баз (ТБ) в значительной степени определяет точность получения линейных и угловых размеров детали в процессе ремонта. При выборе технологических баз руководствуются следующими положениями:

- в качестве ТБ при ремонте рекомендуют принимать поверхности (оси), служившие технологическими базами при изготовлении детали и не воспринимающие значительные воздействия в процессе эксплуатации;

- при прочих равных условиях меньшие погрешности имеют место, когда используют на всех операциях одни и те же базы, т. е. когда соблюдается принцип единства баз;

- желательно совмещать ТБ с конструкторскими базами ремонтируемой детали, т. е. использовать принцип совмещения баз;

- поверхности, используемые в качестве ТБ на операциях окончательной обработки, должны отличаться наибольшей точностью;

- при отсутствии у ремонтируемой детали надежных ТБ (или при «утрате» их в процессе эксплуатации) можно создавать искусственные ТБ, включив в технологический процесс дополнительные операции, на которых эти базы обрабатывают.

При механической обработке шатуна базой является торцовая поверхность кривошипной головки. При износе этой поверхности она должна быть восстановлена. При правке шатуна используют универсальное приспособление и базовым является отверстие в верхней головке шатуна.

При расточке, шлифовке и хонинговании в качестве зажимного устройства используются призмы, т.е. шатун устанавливается в призмы с опорой на плоскость торцом кривошипной головки.