Разработка технологического процесса восстановления коленчатого вала двигателя ЯМЗ-238НД4-1 бульдозера Четра Т15М

Размещено на http://www.allbest.ru//

Содержание

Введение

1. Изготовитель, назначение и технические характеристики

одноковшового фронтального погрузчика Амкодор 343 В

2. Технические требования на дефектацию и основные дефекты распределительного вала

3. Анализ научно-технической литературы и патентной литературы по восстановлению распределительных валов ДВС

4. Проектирование технологического процесса восстановления распределительного вала

4.1 Выбор оборудования и инструмента

4.2 Расчет технологических режимов и норм времени

5 Конструкторская разработка

Заключение

Список использованных источников

Введение

Долговечность значительной части машин и механизмов находится на уровне, не соответствующем настоящему уровню науки и техники. При этом машины и механизмы зачастую выходят из строя из-за поломки отдельных деталей. Для восстановления их работоспособности необходимо большое количество запасных частей. Например, на предприятиях машиностроения от 30 до 50 % мощностей используется для выпуска запасных частей, расход металла при производстве запасных частей в два раза превышает расход металла на изготовление новых машин, а их стоимость примерно в 15 раз превышает стоимость вновь выпускаемых машин.

Целью курсовой работы является разработка технологического процесса восстановления распределительного вала двигателя А-01МКСИ одноковшового фронтального погрузчика Амкодор 343В.

1. Изготовитель, назначение и технические характеристики одноковшового фронтального погрузчика Амкодор 343 В

Одноковшовый фронтальный погрузчик Амкодор 343 В (рисунок 1.1) предназначен для погрузки сыпучих и кусковых материалов, выполнения земляных работ на грунтах до II категории (песок, супесок, суглинок, гравий, глина легкая) с выгрузкой грунта в отвал или в транспортные средства, планировки площадок, перемещения песка, гравия и других материалов на небольшие расстояния, а также для иных строительно-дорожных, монтажных и такелажных работ. Производитель: ОАО «Амкодор», РБ [1].

Рисунок 1.1 - Погрузчик Амкодор 343В.

Технические характеристики погрузчика представлены в таблице 1.

Таблица 1 -Технические характеристики погрузчика

2. Технические требования на дефектацию и основные дефекты распределительного вала

Основные конструктивные элементы распределительного вала опорные шейки, впускные и выпускные кулачки, шейка под распределительную шестерню, резьба под болт крепления шестерни, эксцентрик привода топливного насоса, шестерня привода распределителя, центровые отверстия [2]. Требования к точности размеров, формы, расположения и шероховатости основных поверхностей аналогичны требованиям, предъявляемым к коленчатому валу. В процессе работы на распределительный вал воздействуют силы трения, вибрация, знакопеременные нагрузки, среда и др. Все это вызывает появление износов (?изн до 0,05 мм), нарушение качества поверхности шеек (задиры, риски, коррозия), механические повреждения (выкрашивание зубьев шестерен, отколы по торцам вершин кулачков), отклонения расположения (?биения до 0,10 мм). Дефекты, если они не обладают браковочными признаками, устраняют обработкой под ремонтные размеры (РР), слесарно-механической обработкой, пластическим деформированием, вибродуговой наплавкой, наплавкой под слоем легирующего флюса.

Рисунок 2.1 - Основные дефекты распредвала: 1 - износ опорных шеек; 2- износ кулачков по высоте; 3 - дефект шпоночного паза

3. Анализ научно-технической литературы и патентной литературы по восстановлению распределительных валов ДВС

Анализ поступающих на ремонт распределительных валов показывает, что преобладающим дефектом является износ кулачков. Изгиб вала и износ опорных шеек в сочетании с износом кулачков встречается у 6% распределительных валов [3].

В НПО «Техноплазма» для восстановления изношенных кулачков разработана технология механизированной плазменной наплавки высоколегированными порошками. Технологический процесс содержит следующие операции: предварительная шлифовка изношенной поверхности кулачка, наплавка кулачка высоколегированным порошком, правка вала методом чеканки, шлифовка кулачка на копировально-шлифовальном станке. Предварительная шлифовка - вручную, углошлифовальной машиной снимается часть металла (0,3-0,5 мм) с поверхностей, образующих вершину кулачка, и снимается слой металла со следами контактной усталости. Наплавка порошка выполняется по всей ширине на набегающей части, вершине и сбегающей части кулачка. Правка производится в холодном состоянии вала, контроль прогиба - по опорным шейкам индикатором часового типа. Шлифовка - по специальному копиру на станке модели ЗА 433.

При необходимости восстановления шеек распределительного вала в технологический процесс вводятся следующие операции: предварительная шлифовка шеек, их наплавка, правка, шлифовка в номинальный размер. При предварительной шлифовке поверхность шеек занижается на 0,5 мм. Наплавка шеек производится также высоколегированным порошковым сплавом. Правку производят методом чеканки, контроль прогиба ведут по цилиндрической части кулачков.

При наплавке образуется покрытие без пор и трещин толщиной до 1,8 мм, твердостью 61-64 HRC. Глубина проплавления на вершине и набегающей части кулачка находится в пределах 0,4-5 мм.

Наплавленный металл имеет структуру заэвтектического чугуна, матрица которого представляет собой твёрдый раствор у - Fe, а включения в виде игл и шестигранников являются соединениями Сr7Сз, Сr23С6, Сr2В; имеется также соединение FeB. Микротвёрдость включений находится в пределах 10100-11900 МПа, а матрицы - 6500-7100 МПа.

Качественный элементный анализ показал, что в матрице металла рас-пределён алюминий, причём наблюдается значительная его концентрация на некоторых участках. Вероятно, наличие алюминия способствует увеличению объёмного содержания карбидов и боридов хрома, снижая степень выгорания легирующих элементов. Концентрация легирующих элементов у линии сплавления ниже, чем на поверхности.

Лабораторные испытания образцов на контактную усталость проведены по ГОСТ 25.501-78 по схеме ролик- ролик при фрикционном качении, привод осуществлялся на контртело, испытываемый образец - ведомый. В качестве эталонных образцов использовались ролики, изготовленные из стали 45 с твердостью поверхностей 51-54 HRC.

Режимы испытаний: частота вращения контртела 16,7 с-1 (2,62 м/с), образцы нагружали в процессе испытаний постепенно, до достижения максимальной силы 1956 H. Температуру масла на протяжении испытаний поддерживали в пределах 60±5°С. Износ образцов определяли весовым методом. Испытания завершали после 1,5-106 циклов нагружения, через каждые 300000 циклов производили взвешивание образца и контртела.

Для эталонного образца выкрашивание рабочей поверхности начинается на участке (7-10)104 циклов нагружения и процесс изнашивания постепенно нарастает до 5-105 циклов нагружения. Дальнейшее проведение испытаний ведёт к резкому износу образцов. У наплавленных образцов изнашивание протекает равномерно на участке до (1,2-1,5)-106 циклов нагружения. На границе 5-105 циклов нагружения износ наплавленных образцов в 20 раз ниже эталонных. Это значит, что восстановленные кулачки должны иметь хорошие эксплуатационные характеристики при работе в паре с роликовыми толкателями.

Высокий предел контактной выносливости наплавленных образцов по сравнению с эталонными можно объяснить тем, что они имеют высокое сопротивление образованию подповерхностных трещин. Содержание в наплавочном сплаве алюминия, способствует увеличению твёрдости наплавленных слоев.

Разработанная технология плазменной наплавки для восстановления распределительных валов двигателей используется в НПО «Техноплазма» более трех лет. Претензий от заказчиков по качеству восстановленных валов не было.

Восстановление и упрочнение деталей автотракторной техники, в том числе и импортной, методами сварки, наплавки и родственными технологиями обеспечивает экономию высококачественного металла, топлива, энергетических и трудовых ресурсов, а также рациональное использование природных ресурсов и охрану окружающей среды [4]. По данным Всероссийского научно-исследовательского технологического института ремонта и эксплуатации машинно-тракторного парка (ГОСНИТИ) 85 % деталей восстанавливают при износе не более 0,3 мм, т. е. их работоспособность восстанавливается при нанесении покрытия незначительной толщины. В частности, для распределительного вала двигателя семейства Raba-MAN массовый износ, приводящий к потере работоспособности детали, составляет в экстремальном случае всего 0,19%. Целью работы является комплексной технологии восстановления распределительного вала дизельного двигателя Raba-MAN, обеспечивающей необходимые эксплуатационные свойства. Вал изготавливают из стали 40Г. Размеры и требования к поверхностям опорных шеек представлены на рисунке 1. Коэффициент повторяемости дефекта по кулачкам - 0,65; по опорным шейкам - 0,25; по изгибу - 0,21. Максимальный износ кулачков по высоте достигает до 3-5 мм, а опорных шеек - до 0,25 мм на диаметр.

Рисунок 3.1 - Чертёж распределительного вала шестицилиндрового дизельного двигателя семейства Raba-MAN

Изнашивание опорных шеек распределительного вала приводит к люфту в газораспределительном механизме, что отрицательно сказывается на работе двигателя в целом. Изнашивание кулачка происходит в результате выкрашивание металла при воздействии значительных переменных нагрузок, приводящих к контактной усталости поверхности, ускоряющей про- 148 СОВРЕМЕННЫЕ МАТЕРИАЛЫ, ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ, №2 (5), 2016 цесс изменения размерной цепи «кулачок - толкатель - штанга - коромысло», и, следовательно, к потере мощности двигателя. Выбор методов восстановления кулачков и опорных шеек распределительного вала определялся величиной износа и экономической целесообразностью с учетом их экологических показателей. В связи с этим кулачки предложено восстанавливать электродуговой наплавкой, которая при максимальной простоте процесса и дешевизне применяемых материалов и оборудования является одним из самых эффективных способов. Для улучшения качеств поверхности наплавленного слоя вместо электродов марки ОЗШ-6 были применены полые электроды в стандартной обмазке, содержащие порошок с включением наноразмерных частиц твердого сплава ВК8 ВК8. Наноразмерные частицы карбида вольфрама получали электроэррозионным диспергированием отходов вольфрамсодержащих твердых сплавов, в частности ВК8.

4. Проектирование технологического процесса восстановления распределительного вала

вал дефектация погрузчик

Исходные данные, необходимые для проектирования маршрута технологического процесса ремонта узла: чертеж детали со всеми необходимыми видами, разрезами и сечениями, чертеж заготовки.

С учетом дефектов, способов их устранения и требований, предъявляемые к поверхностям, последовательность операций технологического процесса имеет следующий вид, приведенный в таблице 4.1.

Таблица 4.1 - Маршрут технологического процесса восстановления распределительного вала

Документация технологического процесса ремонта коленчатого вала приведена в Приложении А.

4.1 Выбор оборудования и инструмента

При выборе оборудования для каждой технологической операции необходимо учитывать назначение обработки, габаритные размеры деталей, размер партии обрабатываемых деталей, расположение обрабатываемых

поверхностей, требования к точности и качеству обрабатываемых поверхностей. В таблице 4.2 приведено применяемое оборудование и инструмент.

Таблица 4.2

4.2 Расчет технологических режимов и норм времени

Операция 020 - наплавка [6]

Сила тока находится по формуле

,А

где - диаметр электродной проволоки, мм, (мм)

Напряжение наплавки определяется по формуле

Показатель, характеризующий удельное значение скорости наплавки, коэффициент наплавки КН , г/А·ч, определяется по формуле

Скорость перемещения дуги и скорость наплавки VH, м/ч, обуславливается шириной валиков и глубиной проплавления

где F - площадь поперечного сечения наплавляемого валика, F = 0,2 см2;

г - плотность металла шва, г/см3.

Частота вращения коленчатого вала

Скорость подачи электродной проволоки Vпр, м/ч, определяется возможностью её полного расправления

Принимаем Vпр =50 м/ч. Отсюда следует что плотность метала шва г, г/мс3, определяется по формуле

Тогда скорость наплавки равна

Частота вращения

Вылет электрода равен

Шаг наплавки равен

Смещение электрода равно

Основное время наплавки То, мин, определяется по формуле

где - длина наплавляемой поверхности, м, ();

5. Конструкторская разработка

Приспособление принадлежит к группе зажимных приспособлений. Приспособление предназначено для выполнения операций - наплавка шпоночного паза и фрезерование паза.

Приспособление состоит (рисунок 5.1 из плиты 1, к которой через шпильки 2 установлены три прижима 3. В прижиме имеет два отверстия. Прижимается коленчатый вал гайкой с поворотной ручкой 4. Сам коленчатый вал устанавливается на призмы 5.

Коленчатый вал устанавливается на призмы 5 крайними шейками, которые крепятся к плите при помощи винта 6. Обрабатываемая деталь прижимается к призмам гайками 4 через прижимы 3.

Рисунок 5.1- Приспособление зажимное.

Сила трения находится по формуле [6]

где - сила закрепления, Н;

- коэффициент трения о прижимы приспособления, .

Сила закрепления находится по формуле

где - число винтов в приспособлении, ;

- диаметр винта, м, ;

- допускаемое напряжение на растяжение, МПа, .

Тогда сила трения равна

Приспособление подходит для данного вида механической обработки, так как выполняется неравенство

PZ <

Заключение

В курсовой работе произведено проектирование технологического процесса восстановления распределительного вала двигателя А-01МКСИ.

Проведен анализ дефектов и причин их возникновения. Проведен анализ способов восстановления. Выбраны способы восстановления выбраны с учетом параметров износа поверхностей вала. Рассчитаны режимы обработки. Для наплавки разработано зажимное приспособление, произведен расчет силы прижатия.

Список использованных источников

Амкодор 343В. Руководство по эксплуатации

Технологические процессы технического обслуживания, ремонта и диагностики автомобилей : сборник лабораторных работ. Ч. 2. / В. А. Мигачев. - Ульяновск: УлГТУ, 2009. - 48 с.

А.Н. Шиповалов. Восстановление распределительного вала плазменной наплавкой/ Техника и оборудование для села №7, 2010

Лапытов Р.А. Восстановление распределительного вала дизельного двигателя

Капитальный ремонт автомобилей: Справочник/Л, В. Дехтеринский, Р. Е. Есенберлин, К.Х. Акмаев и др.; Под ред. Р. Е. Есенберлина.-М.: nранспорт, 1989.-335 с, ил., табл.

Размещено на Allbest.ru