Главная Коллекция "Revolution" Транспорт Восстановление чугунных коленчатых валов

Восстановление чугунных коленчатых валов

Конструкция и технология изготовления коленчатого вала для автомобильных двигателей. Построение гистограммы распределения износов. Сущность способа восстановления наплавкой под легирующим флюсом по оболочке. Расчет основных режимов нанесения покрытия.

Рубрика Транспорт
Вид курсовая работа
Язык русский
Дата добавления 10.06.2020
Размер файла 2,6 M
рефераты на заказ со скидкой

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://allbest.ru

Содержание

Введение

1. Описание изделия и технические условия на ремонт чугунного коленчатого вала

1.1 Выбор средств измерения

1.2 Определение дефектов деталей и коэффициентов их повторяемости

1.3 Построение гистограммы распределения износов

1.4 Выбор рационального способа восстановления

2. Расчет основных режимов нанесения покрытия

2.1 Сущность способа восстановления наплавкой под легирующим флюсом по оболочке

2.2 Разработка режимов восстановления

2.3 Расчет режимов механической обработки нанесенного покрытия

2.4 Определения норм времени выполнения операции

3. Технико-экономическая оценка технологического процесса восстановления коленчатого вала двигателя ЗМЗ-53

Список использованных источников

Приложение

Введение

В современном машиностроении применяются различные конструкционные материалы.

Однако и до настоящего времени чугун является одним из основных конструкционных материалов.

Например, вес чугунных отливок составляет до 50% веса машин.

Это обусловливается простотой и относительной дешевизной изготовления чугунных деталей, хорошими литейными свойствами чугуна, его высокой износостойкостью, малой чувствительностью к концентраторам напряжений, способностью гасить вибрацию и т. д.

Одной из актуальных задач стоящих перед организациями, эксплуатирующих автомобильную и автотракторную технику, является продление срока службы отработавших деталей, в том числе и чугунных.

Сварка и наплавка чугуна широко применяется при ремонте вышедшего из строя различного оборудования.

Однако она связана со значительными трудностями.

Это связано с тем, что металл шва и околошовной зоны очень склонен к образованию твердых непластичных структур (ледебурита, мартенсита) и трещин вследствие больших скоростей охлаждения при сварке и наплавке, низкой прочности чугуна и почти полного отсутствия пластичности.

Это осложняет решение многих вопросов, связанных с разработкой сварочных материалов (электродов, проволоки, флюсов и др.) для сварки чугуна.

Горьковский автомобильный завод широко применяет в двигателях своих автомобилей детали из чугуна.

Одной из них является коленчатый вал.

Целью проекта является разработка технологического процесса восстановления чугунных коленчатых валов двигателя ЗМЗ - 53А, позволяющего избежать выше перечисленных недостатков с возможностью применения в небольших ремонтных подразделениях МПС РФ.

В новых условиях хозяйствования, когда в сельскохозяйственном производстве после капитального ремонта эксплуатируются более 50 % тракторов и 75 % двигателей, необходимо увеличивать темпы технического перевооружения производственных, перерабатывающих и других отраслей АПК.

В связи с этим важное значение имеет повышение качества и надежности выпускаемых машин, уровня их технического обслуживания и ремонта, включая организацию и проектирование ремонтно-обслуживающего производства.

Однако с ростом балансовой стоимости сельскохозяйственной техники существенно увеличиваются и затраты на ее ремонт.

Следовательно, встает задача снижения этих затрат за счет повышения качества и надежности изготовления и капитального ремонта машин.

Наиболее важный фактор снижения затрат - высокое качество капитального ремонта машин.

Улучшения качества ремонтных работ можно добиться, с одной стороны, за счет модернизации устаревшего ремонтно-технологического оборудования и совершенствования технологий ремонта на крупных предприятиях, а с другой - за счет увеличения уровня концентрации ремонта разномарочных агрегатов и машин, имеющих близкие по характеру дефекты и конструктивно-технологические свойства (использование принципов узловой и технологической специализации), и углубления профессиональной специализации.

В системе мер по снижению затрат на ремонт важное значение имеет рациональный выбор способа восстановления изношенных деталей.

Как известно, в настоящее время существует огромное количество различных методов нанесения покрытий и их последующей обработки.

Основная задача предприятий ремонтного производства - оснащение производственных подразделений современным энергосберегающим оборудованием и внедрением ресурсосберегающих технологий ремонта.

При этом необходимо добиваться того, чтобы затраты на внедрение новых технологий не приводили бы к значительным экономическим издержкам. коленчатый вал автомобильный двигатель

Этого можно достичь путем предварительной тщательной дефектации часто изнашиваемых деталей и последующим грамотным назначением всех операций технологического процесса восстановления.

Кроме того, необходимо сочетать преимущества агрегатного (обезличенного) метода ремонта с необезличенным методом ремонта, когда не происходит раскомплектовки прецизионных пар трения.

Это позволяет достичь наибольшего ресурсосбережения и высокой экономии денежных средств.

1. Описание изделия и технические условия на ремонт чугунного коленчатого вала

Объектом исследования является коленчатый вал ЗМЗ-53 изготовленный из ВЧ-50-15.

Цель работы - разработать технологический процесс восстановления коленчатого вала ЗМЗ-53.

В процессе работы были выбраны: рациональный способ восстановления, разработаны режимы восстановления, определены нормы времени выполнения операций, проведена технико-экономическая оценка технологического процесса восстановления.

Область применения - автоколонна, ремонтное предприятие.

Эффективность проекта обусловлена научным подходом к решению поставленных задач и его экономической целесообразностью.

Чугунные коленчатые валы в автомобильных двигателях стали применять с 1960 года. Высокопрочные чугуны по ГОСТ 7293-85 делятся на два класса: перлитные (ВЧ 45-0; ВЧ 50-1,5; ВЧ60-2) и ферритные (ВЧ 40-0; ВЧ 40-6). Большое применение нашли чугуны перлитного класса благодаря высокой прочности и износостойкости.

Рис. 1.1 Чугунный коленчатый вал двигателя ЗМЗ-53А

В табл. 1.1. приведены сведения о прочностных свойствах высокопрочного, серого, модифицированного, ковкого чугунов и стали 45 .

Из табл. 1.1. видно, что основные механические свойства перлитного высокопрочного чугуна примерно такие же, как и у стали 45 и значительно выше, чем у других чугунов.

При этом себестоимость отливок из высокопрочного чугуна в 2-2,5 раза ниже по сравнению с себестоимостью отливок из ковкого чугуна и поковок стали 45.

Коленчатый вал (рис.2, а) имеет следующие части: коренные 7 и шатунные 3 шейки, щеки 8, противовесы 4, передний конец 1 и задний конец (хвостовик) с маслоотражателем 5, маслосгонной резьбой и фланцем 6 для крепления маховика.

Шатунные шейки служат для соединения коленчатого вала с шатунами.

Коренные шейки вала входят в подшипники, установленные в блоке цилиндров.

Щеки соединяют коренные и шатунные шейки вала, образуя колена или кривошипы.

Противовесы, расположенные на коленчатом валу, разгружают коренные подшипники от сил инерции и создаваемых ими моментов.

Форма коленчатого вала зависит от числа и расположения цилиндров, порядка работы и тактности двигателя.

Коленчатый вал изготовляют горячей штамповкой из легированной стали (двигатели автомобилей ЗИЛ-130, МАЗ-5335, КамАЗ-5320 и др.)или отливают из высокопрочного чугуна (двигатели автомобилей

Рис.2. Коленчатые валы:

а - двигателя автомобиля ЗИЛ-130; б - дизеля ЯМЗ-236; в - дизеля автомобиля КамАЗ-5320; А - величина перекрытия шеек; 1 - передний конец вала; 2 - грязеуловительная полость в шатунной шейке; 3 - шатунная шейка; 4 - противовесы; 5 и 15 - маслоотражатели; 6 - фланец для крепления маховика; 7 - коренная шейка; 8 - щека; 9 - гайка; 10 - передние съемные противовесы; 11 - распределительная шестерня; 12 - шестерня привода масляного насоса; 13 - винт; 14 - съемный противовес; 16 - установочные штифты; 17 - шпонка.

Шатунные шейки коленчатого вала располагают так, чтобы одноименные такты (например, такты расширения) в разных цилиндрах двигателя происходили через равные промежутки (по углу поворота), а силы инерции, возникающие в цилиндрах, взаимно уравновешивались.

Если расположение колен коленчатого вала не обеспечивает взаимного уравновешивания сил инерции и создаваемых ими моментов, то на таких коленчатых валах устанавливают противовесы или оборудуют двигатели специальными уравновешивающими механизмами.

Для повышения износостойкости и долговечности шатунных и коренных шеек их закаливают токами высокой частоты (т. в. ч), после чего шлифуют и полируют.

Переход от шеек к щекам, называемый галтелью, делают плавным, чтобы избежать концентрации напряжений и возможных поломок коленчатого вала.

Для повышения жесткости и надежности коленчатых валов применяют перекрытие шеек, характеризуемое величиной А (рис.7, б).

На коленчатом валу установлено семь противовесов, а восьмой отлит в виде прилива вместе с маховиком.

Установка на коленчатом валу, кроме основных противовесов, двух выносных улучшает уравновешивание моментов сил инерции, возникающих при работе двигателя, так как чередование одноименных тактов при порядке работы 1-4-2-5-3-6 происходит неравномерно.

Коленчатые валы большинства двигателей имеют грязеуловительные полости 2 в шатунных шейках для дополнительной центробежной очистки масла.

В качестве коренных подшипников для коленчатого вала применяют тонкостенные вкладыши, изготовленные из сталеалюминевой ленты.

У коренных вкладышей толщина стенки весьма мала (1,9-2,8 мм для карбюраторных двигателей и 3-6 мм для дизелей), поэтому после их установки на место форма внутреннего отверстия подшипника зависит только от точности расточки гнезда.

На карбюраторных двигателях (автомобилей ГАЗ-24 "Волга", ГАЗ-53А и ЗИЛ-130) не применяют коренные трехслойные вкладыши (стальная лента, медно-никелевый подслой и слой антифрикционного сплава) из-за низкого предела выносливости применявшегося антифрикционного слоя.

Здесь используют только двухслойные вкладыши, хорошо/ работающие в двигателях с большой угловой скоростью коленчатого вала и значительными нагрузками.

Широкое использование высокооловянистых сталеалюминевых вкладышей вызвано тем, что они обладают повышенной усталостной прочностью, хорошими противозадирными свойствами и коррозионной стойкостью, что повышает надежность двигателя.

Вкладыши коренных подшипников дизеля ЯМЗ-236 и дизеля автомобиля КамАЗ-5320 невзаимозаменяемые, а двигателей автомобилей ГАЗ 24 "Волга" и ЗИЛ-130 соответственно взаимозаменяемы.

Вследствие работы сцепления и косозубых шестерен механизма газоpacпределения возникают силы, стремящиеся сдвинуть коленчатый вал вдоль оси. Поэтому один из коренных подшипников коленчатого вала делают упорным, воспринимающим осевые нагрузки и удерживающим вал от смещения.

В двигателях автомобилей ГАЗ и ЗИЛ упорным является первый коренной подшипник.

Коленчатый вал 6 (рис.3, а) удерживается от осевого смещения двумя стальными неподвижными шайбами 11 и 10, установленными с обеих сторонпервого коренного подшипника.

Переднюю шайбу 11 удерживают от вращения штифты 8 и 15, один из которых запрессован в блок 9 цилиндров, а другой в крышку 14 коренного подшипника.

Задняя шайба 10 имеет прямоугольный выступ, входящий в паз крышки. Плоскостью, залитой баббитом, шайба 10 обращена к шлифованному пояску щеки коленчатого вала, а шайба - к упорной стальной шайбе 16, установленной на шпонке 12 между торцом передней коренной шейки коленчатого вала и распределительной шестерней 17.

Рис.3. Уплотнение коленчатого вала:

а - упорный подшипник и уплотнение переднего конца вала; б - уплотнение заднего конца вала; 1 - самоподжимной сальник; 2 - пылеотражатель; 3 - шкив привода водяного насоса, вентилятора и генератора; 4 - ступица; 5 - храповик; б - коленчатый вал; 7 - крышка распределительных шестерен; 8и 15 - штифты; 9 - блок цилиндров; 10 - задняя неподвижная шайба; 11 - передняя неподвижная шайба; 12 - шпонка; 13 - вкладыш; 14 - крышка коренного подшипника; 16 - упорная вращающаяся шайба; 17 - распределительная шестерня; 18 - маслоотражатель; 19 - маслоотражательный гребень; 20 - болт крепления маховика; 21 - маслосгонная накатка; 22 - шарикоподшипник вала сцепления; 23 - фланец; 24 - сальник; 25 - держатель сальника; 26 - маховик

На переднем конце коленчатого вала кроме шестерни 17 расположены маслоотражатель 18, ступица 4 шкива 3 привода водяного насоса, вентилятора и генератора.

В торец коленчатого вала ввернут храповик 5, служащий для пуска двигателя при помощи пусковой рукоятки и удерживающий от смещения детали, установленные на конце вала.

Передний конец коленчатого вала уплотнен самоподжимным резиновым сальником 1, расположенным в крышке 7 распределительных шестерен, и маслоотражателем 18.

Масло не может попасть на сальник, так как он защищен специальным корпусом с отогнутыми краями.

На ступицу шкива напрессован пылеотражатель 2, защищающий сальник от пыли и песка.

Уплотнение заднего конца коленчатого вала 6 (рис.8, б) состоит из сальника 24маслосгонной накатки 21 и маслоотражательного гребня 19.

Сальник 24 представляет собой асбестовый шнур, пропитанный антифрикционным составом и покрытый графитом.

Сальник состоит из двух половин" помещенных в канавки блока 9 цилиндров и в держатель 25 сальника, привернутый к блоку.

В задний торец коленчатого вала запрессован шарикоподшипник 22 вала сцепления.

Фланец 23, отштампованный как одно целое с коленчатым валом, служит для крепления маховика 26 болтами 20 - изготовленными из высококачественной стали.

Верхние полукольца укреплены к торцам блока цилиндров, а нижние имеют выступы для фиксации их в крышке заднего коренного подшипника.

Для накопления энергии в течение рабочего хода, вращения коленчатого вала во время вспомогательных тактов, уменьшения неравномерности вращения вала, сглаживания момента перехода деталей кривошипно-шатунного механизма через мертвые точки, облегчения пуска двигателя и трогания автомобиля с места служит маховик.

При пуске двигателя в цилиндрах происходят вспышки рабочей смеси и маховик обеспечивает вращение коленчатого вала от конца рабочего хода в одном цилиндре до его начала в следующем цилиндре в соответствии с порядком работы двигателя.

Коленчатый вал - важнейшая деталь двигателя.

Он воспринимает усилия, передаваемые от поршней шатунами, и преобразует их в крутящий момент, который через маховик передается на трансмиссию.

Коленчатый вал двигателя СМД-62 выполняется литым из высокопрочного чугуна (НВ 153-245).

Чугуны с шаровидным графитом применяют при повышенных требованиях к прочности; их обрабатывают в расплавленном состоянии присадками магния или церия, что придает графиту шаровидную форму и тем самым сильно уменьшает внутреннюю концентрацию напряжений.

Предел выносливости высокопрочных чугунов с шаровидным графитом при средних размерах сечений приближается к пределу выносливости стали 45 и до двух раз выше, чем у обычного чугуна СЧ20 с пластинчатым графитом; модуль упругости (1, 6... 1, 9)105 МПа.

Чугун с шаровидным графитом может успешно заменять стальные отливки и поковки, а также ковкий чугун.

Повышение механических свойств чугунов позволяет применять их вместо сталей для деталей, работающих в условиях значительных переменных напряжений.

Характерным примером таких деталей являются коленчатые валы двигателей многих современных тракторов и автомобилей.

В коленчатых валах пониженные механические свойства чугунов по сравнению с таковыми для термически обработанных сталей компенсируются более совершенной формой литых валов, существенно меньшей чувствительностью к концентрации напряжений, большим демпфированием колебаний в чугуне и меньшим модулем упругости, что уменьшает дополнительные напряжения от смещения опор.

Для трущихся деталей в условиях ненапряженного режима работы и при непрерывном смазывании допустимо применение антифрикционного чугуна по ГОСТ 1585--85.

В таблице 1. приведены механические свойства чугуна с шаровидным графитом (ГОСТ 7293-85)

Таблица 1. Механические свойства чугуна с шаровидным графитом

Марка чугуна

Временное сопротивление, МПа

Условный предел текучести, МПа

Относительное удлинение, %, не менее

Твёрдость НВ

ВЧ50

500

320

7

153…245

Коленчатый вал состоит из опорных коренных шеек, шатунных шеек, щек и противовесов.

На переднем конце вала выполнены шпоночные канавки для крепления распределительной шестерни и шкива привода вентилятора.

В торце вала сделано нарезное отверстие для ввертывания маховика.

В центре фланце высверлено углубление для установки подшипника ведущего вала коробки передач.

Коленчатый вал двигателя СМД-62 является V-образный с четырьмя шатунными шейками, расположенными под углом 90°.

Причем у такого коленчатого вала число коренных шеек на одну больше, чем шатунных.

Такой вал называется полноопорным.

Коленчатый вал работает в условиях периодических нагрузок от сил давления газов, сил и моментов инерции, которые в совокупности вызывают значительные скручивающие и изгибающие моменты, а также крутильные продольные колебания вала, создающие при резонансе дополнительные напряжения.

Основные дефекты коленчатых валов: изгиб, износ посадочных мест и шпоночных канавок под шестерню или шкив вала, повреждение или износ резьбы под храповик; износ отверстий или резьбы во фланце для крепления маховика, износ шеек и т. д.

Коленчатые валы выбраковывают при трещинах и отслаивании металла на поверхностях шеек, если их нельзя устранить шлифованием под ремонтный размер или при любых трещинах в щеках вала.

Коленчатый вал также выбраковывают при износе коренных и шатунных шеек, выходящем за пределы последнего ремонтного размера.

Коренные и шатунные шейки изнашиваются неравномерно.

Шатунные шейки в результате износа по окружности приобретают эллипсность, а по длине конусность.

Наибольший износ шатунных шеек наблюдается по лини поверхности, обращенной к оси вала.

Коренные шейки, как правило, по длине изнашиваются равномерно, а по окружности на овал.

1.1 Выбор средств измерения

При выборе средств измерения учитываются их метрологические и экономические показатели. Обобщающим показателем при выборе инструмента является погрешность при измерении. В общем случае должно выполнятся следующее условие:

,(1)

где ДLim - суммарная погрешность средства измерения (по таблицам соответствующего ГОСТа, см. прил. 8, 9), мкм;

д - допускаемая погрешность измерения, мкм.

Допускаемая погрешность измерения показывает, на сколько можно ошибиться при измерении размера заданной точности в меньшую или большую стороны, т.е. имеет знаки д.

При расчете в курсовом проекте в учебных целях значения д примем 20 % (для 10…17 квалитета) от значения допуска на изготовление.

Выбираем микрометр 0кл. МК-25-75 ГОСТ 6507-90 и штангенциркуль ШЦ-1-125 ГОСТ 166-74, прибор индикаторный ИЧ-02 кл.0 ГОСТ-577-68.

После расчета и подбора измерительных инструментов в курсовом проекте описывается каждый измерительный инструмент и его применение для выбранного объекта ремонта

1.2 Определение дефектов деталей и коэффициентов их повторяемости

Исходными данными для определения дефектов детали и коэффициентов их повторяемости являются размеры исследуемых поверхностей новой детали по чертежу, допустимые размеры детали в соединении с бывшими в эксплуатации деталями и с новыми.

Перед проведением расчетов необходимо произвести замеры исследуемых поверхностей у 50 - 60 изношенных деталей.

Измеряемая поверхность должна быть тщательно очищена от загрязнений.

Для измерений выбирают инструмент согласно методике.

В нашем случае имеется три дефекта:

- износ шатунных шеек;

- износ шейки под шестерню;

- износ коренных шеек.

Размер шатунных шеек:

- по чертежу dн = 60-0,013 мм.

- допустимый размер без ремонта

в соединении с новыми деталями - 59,987 мм.

Замерен диаметр у 50 шатунных шеек, получены следующие результаты:

58,12; 58,33; 58,30; 58,31; 58,13;

58,16; 58,16; 58,10; 58,12; 58,36;

58,15; 58,08; 58,15; 58,30; 58,42;

58,36; 58,46; 58,36; 58,10; 58,31;

58,38; 58,24; 58,12; 58,30; 58,17;

58,32; 58,38; 58,39; 58,11; 58,04;

58,12; 58,14; 58,38; 58,27; 58,12;

58,45; 58,16; 58,38; 58,17; 58,26;

58,13; 58,03; 58,43; 58,43; 58,03;

58,43; 58,13; 58,12; 58,43; 58,33.

Значения износов определяем по формулам:

- для валов И = dmin - dизм;

- для отверстия И = Dизм - Dmax,

Где dизм и Dизм - измеренный диаметр соответственно вала и отверстия, мм;

dmin и Dmax - соответственно наименьший и наибольший предельные размеры вала и отверстия.

Для шатунных шеек dmin = 60 - 0,013 = 59,987 мм.

Тогда величины износов составят:

И1 = 59,987 - 58,12 = 1,867 мм; И2 = 59,987 - 58,33 = 1,657 мм;

И3 = 59,987 - 58,30 = 1,687 мм; И4 = 59,987 - 58,31 = 1,677 мм.

Остальные вычисления износов для сокращения не приводим, а результаты представим в сводной таблице 2 (вариационном ряде) информации, в которой полученные расчетом износы расположены в порядке их возрастания.

Таблица 2 .Сводная ведомость по износам шатунных шеек

№ детали

Износ, мм

№детали

Износ, мм

№ детали

Износ, мм

1

2

3

4

5

6

1

1,527

21

1,687

41

1,867

2

1,537

22

1,687

42

1,867

3

1,557

23

1,687

43

1,867

4

1,557

24

1,717

44

1,877

5

1,557

25

1,727

45

1,887

6

1,557

26

1,747

46

1,887

7

1,567

27

1,817

47

1,907

8

1,597

28

1,817

48

1,947

9

1,607

29

1,827

49

1,957

10

1,607

30

1,827

50

1,957

11

1,607

31

1,827

12

1,607

32

1,837

13

1,627

33

1,837

14

1,627

34

1,847

15

1,627

35

1,857

16

1,657

36

1,857

17

1,657

37

1,857

18

1,667

38

1,867

19

1,677

39

1,867

20

1,677

40

1,867

Размер шеек под шестерню:

- по чертежу dн = мм.

- допустимый размер без ремонта

в соединении с новыми деталями - 40,009 мм.

Замерен диаметр у 50 шеек под шестерню, получены следующие результаты:

39,32; 39,33; 39,30; 39,31; 39,33;

39,26; 39,06; 39,30; 39,12; 39,36;

39,25; 39,38; 39,15; 39,30; 39,12;

39,36; 39,16; 39,36; 39,10; 39,31;

39,32; 39,32; 39,36; 39,30; 39,38;

39,34; 39,36; 39,38; 39,36; 39,37;13;

39,33; 39,39; 39,25; 39,27; 39,36;

39,33; 39,33; 39,23; 39,43; 39,33;

39,23; 39,08; 39,34; 39,38; 39,63.

Для шеек под шестерню dmin = 40 + 0,009 = 40,009 мм.

Результаты вычисления износов шеек под шестерню представим в сводной таблице 3.

Таблица 3. Сводная ведомость по износам шеек под шестерню

№

детали

Износ, мм

№

детали

Износ, мм

№

детали

Износ, мм

1

0,379

21

0,679

41

0,829

2

0,579

22

0,679

42

0,849

3

0,619

23

0,679

43

0,859

4

0,629

24

0,679

44

0,879

5

0,629

25

0,689

45

0,889

6

0,629

26

0,689

46

0,889

7

0,629

27

0,689

47

0,909

8

0,639

28

0,689

48

0,929

9

0,649

29

0,699

49

0,929

10

0,649

30

0,699

50

0,949

11

0,649

31

0,709

12

0,649

32

0,709

13

0,649

33

0,709

14

0,649

34

0,709

15

0,649

35

0,739

16

0,649

36

0,749

17

0,669

37

0,759

18

0,669

38

0,759

19

0,679

39

0,779

20

0,679

40

0,779

Размер шеек под шестерню

- по чертежуdн = мм.

- допустимый размер без ремонта

в соединении с новыми деталями - 69,987 мм.

Замерен диаметр у 50 коренных шеек, получены следующие результаты:

68,57; 68,97; 68,80; 68,95; 68,83;

68,56; 68,36; 68,51; 68,52; 68,96;

68,51; 68,58; 68,25; 68,45; 68,35;

68,56; 68,96; 68,51; 68,44; 68,01;

68,31; 68,54; 68,22; 68,85; 68,57;

68,51; 68,48; 68,49; 68,24; 68,75;

68,51; 68,52; 68,58; 68,17; 68,62;

68,55; 68,86; 68,81; 68,35; 68,56;

68,23; 68,53; 68,11; 68,02; 68,47;

68,41; 68,07; 68,42; 68,54; 68,07.

Для коренных шеек dmin = 70 - 0,013 = 69,987 мм.

Результаты вычисления износов коренных шеек представим в сводной таблице 4.

Таблица 4.Сводная ведомость по износам коренных шеек

№

детали

Износ, мм

№

детали

Износ, мм

№

детали

Износ, мм

1

2

3

4

5

6

1

1,017

21

1,447

41

1,737

2

1,027

22

1,457

42

1,747

3

1,027

23

1,467

43

1,757

4

1,037

24

1,467

44

1,767

5

1,127

25

1,477

45

1,817

6

1,137

26

1,477

46

1,877

1

2

3

4

5

6

7

1,157

27

1,477

47

1,917

8

1,177

28

1,477

48

1,917

9

1,187

29

1,477

49

1,967

10

1,237

30

1,497

50

1,977

11

1,367

31

1,507

12

1,407

32

1,517

13

1,407

33

1,537

14

1,417

34

1,547

15

1,417

35

1,567

16

1,427

36

1,577

17

1,427

37

1,627

18

1,427

38

1,637

19

1,437

39

1,637

20

1,447

40

1,677

Определяем коэффициент повторяемости дефекта по формуле:

,(2)

где Кi - коэффициент повторяемости i-го дефекта детали;

ni - число деталей, размеры поверхностей которых выходят за поле допуска на изготовление или на ремонтный размер изделия;

N - общее число замеренных деталей.

В нашем примере из табл. 3 ni = 50 деталей, так как у нас все детали изношенные, тогда по (3) получим:

Аналогично рассчитываются коэффициенты повторяемости для остальных дефектов.

1.3 Построение гистограммы распределения износов

Для построения гистограммы распределения износов необходимо первоначально составить статистический ряд информации.

Он представляет собой таблицу, куда входят следующие характеристики: интервалы, середины интервалов, частота и опытная вероятность (частость).

Вся информация по износам разбивается на интервалы, количество которых определяется по формуле:

,(3)

где N - общее число измеренных деталей.

В нашем примере

.

Протяженность одного интервала определяем по соотношению:

,(4)

где Иmax и Иmin - соответственно наибольшее и наименьшее значение износов (берется из таблицы 2).Подставим значения для шатунных шеек, получим:

мм.

Протяженность интервала всегда округляют в большую сторону, тогда А=0,07 мм. Интервалы должны быть одинаковыми по величине и прилегать друг к другу без разрывов.Число интервалов и их протяженность используется для построения первой строки статистического ряда (таблица5).

Вторая строка статистического ряда представляет собой середину каждого интервала.

Например, для первого интервала она составит:

мм.

где И1, И2 -износы границ интервала, мм.

Для второго интервала середина определится как:

мм.

Аналогично определяются остальные середины интервалов.

Результаты сводятся в таблицу 4.

Третья строка статистического ряда показывает частоту, то есть сколько деталей попадает в каждый интервал износов (исходные данные берутся из таблицы 2).

При этом если на границе двух интервалов окажется несколько деталей с равным износом, то их поровну распределяют между этими интервалами.

Четвертая строка статистического ряда показывает значения опытных вероятностей (частостей), которые определяются по формуле:

,(5)

где mj - опытная частота в i-ом интервале,

N - общее число замеренных деталей.

Например, , и т.д.

Таблица 5.Статистический ряд

Интервал, мм

1,527-1,597

1,597-1,667

1,667-1,737

1,737-1,807

1,807-1,877

1,877-1,947

1,947-2,017

Середина интервала Исрj, мм

1,562

1,632

1,702

1,772

1,842

1,912

1,982

Частота

8

11

8

1

18

5

3

Опытная вероятность Рj

0,16

0,22

0,16

0,02

0,36

0,1

0,06

Данные таблицы 5. используют для построения графиков, наглядно характеризующих опытное распределение случайной величины (в данном случае износов шатунных шеек): гистограммы и полигона.

Рисунок 1. Гистограмма и полигон распределения износов шатунных шеек.

Аналогично рассчитываются статистические показатели для других дефектов детали и строятся гистограммы и полигоны распределения износов.

Рассчитаем статистические показатели для шеек под шестерню.

Протяжённость одного интервала для шеек под шестерню:

мм.

Округляем в большую сторону, получим А=0,09 мм. Построим статистический ряд (таблица6).

Таблица 6.Статистический ряд

Показатель

Интервал, мм

0,379-0,469

0,469

0,559

0,559-0,649

0,649-0,739

0,739-0,829

0,829-0,919

0,919-1,009

Середина интервала Исрj, мм

0,424

0,514

0,604

0,694

0,784

0,874

0,964

Частота

1

0

15

27

3

7

3

Опытная вероятность Рj

0,02

0

0,3

0,54

0,06

0,14

0,06

По данным таблицы 6. строим гистограмму и полигон распределения износов шеек под шестерню.

Рисунок 2. Гистограмма и полигон распределения износов шеек под шестерню.

Рассчитаем статистические показатели для коренных шеек.

Протяжённость одного интервала для шеек под шестерню:

мм.

Округляем в большую сторону, получим А=0,14 мм.

Построим статистический ряд (таблица 7).

Таблица 7.Статистический ряд

Показатель

Интервал, мм

1,017-1,157

1,157-1,297

1,297-1,437

1,437-1,577

1,577-1,717

1,717-1,857

1,857-1,997

Середина интервала Исрj, мм

1,087

1,227

1,367

1,507

1,647

1,787

1,927

Частота

7

4

9

18

5

5

5

Опытная вероятность Р

0,14

0,08

0,18

0,36

0,1

0,1

0,1

По данным таблицы 7. строим гистограмму и полигон распределения износов шеек под шестерню.

Рисунок 3. Гистограмма и полигон распределения износов коренных шеек.

1.4 Выбор рационального способа восстановления детали

Как правило, изношенные поверхности деталей могут быть восстановлены несколькими способами.

В каждом конкретном случае необходимо выбрать самый рациональный из них для обеспечения наилучших экономических показателей.

Это зависит от конструктивно-технологических характеристик детали (формы, размера, материала, термообработки, поверхностной твердости и шероховатости), условий ее работы (характера нагрузки, рода и вида трения) и величины износа, а также стоимости восстановления.

Для учета названных факторов рекомендуется последовательно использовать три критерия:

технологический критерий, или критерий применимости;

технический критерий (критерий долговечности);

3) технико-экономический критерий (отношение себестоимости восстановления к коэффициенту долговечности).

Первый учитывает, с одной стороны, особенности поверхностей, а с другой - технологические возможности способов восстановления.

После выявления возможных способов, исходя из технологических соображений, применяют технический критерий, то есть отбирают те методы, которые обеспечивают наибольший последующий межремонтный ресурс этих поверхностей.

Эта оценка производится по коэффициенту долговечности КД, который в общем случае представляет собой функцию трех других коэффициентов:

КД=f (КИ КВ КСЦ),(6)

где КИ - коэффициент износостойкости,

КВ - коэффициент выносливости,

КСЦ - коэффициент сцепляемости,

f - поправочный коэффициент, учитывающий фактическую работоспособность восстановления деталей в условиях эксплуатации (f = 0,8…0,9).

Для количественной оценки критерия долговечности необходимо иметь информацию по техническим ресурсам детали.

Получение этих данных в процессе эксплуатации машин занимает много времени. К тому же не представляется возможным выявить основные физико-химические свойства восстановленных и новых деталей, которые определяют их долговечность.

При получении указанных параметров на практике применяют методы ускоренных лабораторно-стендовых испытаний на надежность.

Чтобы получить достоверную информацию, необходимо проводить испытания соответствующих деталей и соединений при одинаковых режимах нагрузки, скоростях относительного скольжения, температурах рабочих поверхностей и смазочных материалах.

Оптимальным признается способ, имеющий минимальный технико-экономический показатель, равный отношению себестоимости восстановления к коэффициенту долговечности:

(7)

где СВ - себестоимость восстановления поверхности, руб.;

КД - коэффициент долговечности восстанавливаемой поверхности.

Себестоимость восстановления СВ определяется из выражения:

СВ = СУS(8)

где СУ - удельная себестоимость восстановления, руб./дм2;

S - площадь восстанавливаемой поверхности, дм2.

У коленчатого вала поверхности шатунных и коренных шеек могут быть восстановлены следующими способами: вибродуговая наплавка в жидкости, двухслойная наплавка под легирующим слоем флюса, плазменная металлизация, наплавка под легирующим флюсом по оболочке.

Предварительно отобранные методы восстановления для изношенных поверхностей сравниваются по значению технико-экономического показателя и сводятся в таблицу 8.

Таблица 8.Технико-экономическая характеристика способов восстановления шатунных шеек, шеек под шестерню и коренных.

№ дефекта

Наименование дефекта

Характеристика способов восстановления

Коэф. долго-вечности

Уд. себе-стоимость, Су, руб./дм

Площадь восстановления, дм2

Технико-экономч. показатель, Св/Кд, руб.

1

Износ поверхности шатунных шеек

Вибродуговая наплавка в жидкости

0,53

17

3,918

125,66

Двухслойная наплавка под слоем флюса

0,80

24

3,918

117,5

Наплавка под легирующим флюсом по оболочке

0,80

24

3,918

117,5

2

Износ поверхности шейки под шестерню

Вибродуговая наплавка в жидкости

0,53

17

0,6049

19,4

Двухслойная наплавка под слоем флюса

0,80

24

0,6049

12,85

Наплавка под легирующим флюсом по оболочке

0,80

24

0,6049

12,85

3

Износ поверхности коренных шеек

Вибродуговая наплавка в жидкости

0,53

17

3,297

105,75

Двухслойная наплавка под слоем флюса

0,80

24

3,297

98,91

Наплавка под легирующим флюсом по оболочке

0,80

24

3,297

98,91

Несмотря на одинаковые технико-экономические показатели последних двух способов, наиболее приемлемым является способ под легирующим слоем флюса по оболочке.

Достоинство этого способа является отсутствие пор и трещин, высокие прочностные характеристики и простое, доступное по цене оборудование.

При испытании на усталостную и статическую прочность на машине УП-50 конструкции ЦНИИМАШ, лучшими характеристиками обладали образцы, восстановленные именно этим способом.

2. Расчет основных режимов нанесения покрытия

2.1 Сущность способа восстановления наплавкой под легирующим флюсом по оболочке

Сущность способа заключается в следующем. Деталь обвертывают металлической оболочкой из листовой стали, плотно прижимают оболочку к поверхности детали с помощью специального приспособления и сваркой в среде углекислого газа прихватывают ее в стыке. После удаления приспособления производят автоматическую наплавку под флюсом непосредственно по металлической оболочке. Технические требования при наплавке под легирующим флюсом по оболочке:

- твердость шеек после наплавки HRC 56-62;

- масляные каналы и грязеуловители должны быть очищены;

- овальность и конусность шеек не более Ra 0,2-0,4;

- биение средней коренной шейки относительно крайних не более 0,02 мм;

- не параллельность осей шатунных и коренных шеек не более 0,012 мм.

При наплавке выбираем проволоку Св.-08, ГОСТ-2246-70; флюс АН-348-А, ГОСТ-9087-69 по оболочке.

2.2 Разработка режимов восстановления

Основные режимы наплавки. Сварочный ток выбираем по эмпирической формуле:

,(9)

где D - диаметр детали, мм.

Для шатунных и коренных шеек, с диаметром 60 мм и 70 мм соответственно, сварочный ток принимаем:

Iсв = 40 (3,91…4,12) = 156,4…164,8 А

Принимаем Iсв = 160 А.

Напряжение при наплавке принимаем U = 20…21 В.

Диаметр проволоки dпр = 1,6 мм.

Для шейки под шестерню, с диаметром 40 мм, сварочный ток принимаем:

Iсв = 40·3,41 = 136,4 А

Принимаем Iсв = 140 А.

Напряжение при наплавке принимаем U = 18…20 В.

Диаметр проволоки dпр = 1,2 мм.

Скорость наплавки определяется по формуле:

, м/ч,(10)

где бН - коэффициент наплавки, г/А·ч (при наплавке постоянным током обратной полярности бН = 10 - 12 г/А·ч);

I - сила тока, А;

h - толщина наплавляемого слоя, мм;

S - шаг наплавки, мм;

г - плотность электродной проволоки, г/см3 (г = 7,85 г/см3).

Скорость наплавки

для шатунных шеек:

м/ч,

для коренных шеек:

м/ч,

для шеек под шестерню:

м/ч.

Принимаем скорость наплавки VН= 29…32 м/ч.

Частота вращения детали:

, мин-1,(11)

где d - диаметр детали, мм.

Частота вращения вала:

для шатунных шеек:

мин-1,

для коренных шеек:

мин-1,

для шеек под шестерню:

мин-1.

Выбираем частоту вращения вала n = 2…4 мин-1.

Скорость подачи электродной проволоки:

, м/ч,(12)

где dПР - диаметр электродной проволоки, мм.

Скорость подачи электродной проволоки:

для шатунных и коренных шеек:

м/ч,

для шеек под шестерню:

м/ч.

Шаг наплавки определяется из соотношения:

S = (2…2,5)dПР, мм(13)

S = 3,5 мм/об - для шатунных и коренных шеек.

S = 2,64 мм/об - для шеек под шестерню.

Смещение электрода определяется из соотношения:

l = (0,05…0,07)d, мм(14)

где d - диаметр детали, мм.

l = 3 мм - для шатунных шеек.

l = 3,5 мм - для коренных шеек.

l = 2 мм - для шеек под шестерню.

Вылет электрода определяется из соотношения:

д = (10…12)dПР, мм.(15)

д = 17,6 мм - для шатунных и коренных шеек.

д = 13,2 мм - для шеек под шестерню.

Толщина покрытия h определяется из соотношения:

h= + z1 + z2, мм(16)

где И - износ детали, мм (берём средний из 50 износов);

z1 - припуск на обработку перед покрытием на сторону (z1 = 0,1…0,3 мм);

z2 - припуск на механическую обработку после нанесения покрытия на сторону, мм. Определяется согласно табл. 9 .

hШШ = 1,97 мм;

hКШ=1,84 мм;

hШПШ = 1,458 мм,

hШШ, hКШ, hШПШ - соответственно толщина покрытия для шатунных шеек, коренных шеек и шеек под шестерню.

Норма времени на выполнение наплавочных работ определяется по формуле:

ТН = Т0 + ТВС + ТДОП + ,(17)

где Т0 - основное время, определяется по формуле:

, мин,(18)

где l - длина наплавляемого участка детали, мм; n - количество наплавляемых деталей, шт. (в учебных целях n = 7…12 штук).

Для шатунных шеек:

Для коренных шеек:

Для шеек под шестерню:

ТВС - вспомогательное время наплавки, мин. (в учебных целях принимается 2 - 4 мин.);

ТДОП - дополнительное время, определяется по следующей формуле:

, мин,(19)

где К = 10…14 % - коэффициент, учитывающий долю дополнительного времени от основного и вспомогательного.

Для шатунных шеек:

Для коренных шеек:

Для шеек под шестерню:

ТПЗ - подготовительно-заключительное время, мин (в учебных целях принимается 16…20 мин).

Норма времени на выполнение наплавочных работ для шатунных шеек:

Для наплавочной операции коренных шеек:

Для наплавочной операции шеек под шестерню:

2.3 Расчет режимов механической обработки нанесенного покрытия

Расчёт шлифовальной операции. Механическая обработка покрытий, наносимых на изношенные поверхности, является завершающей операцией в технологии восстановления деталей.

Шлифование применяют, если твердость обрабатываемой поверхности больше HRC 35 - 40 или нужно получить высокую точность обработки и малую шероховатость.

В таблице 9 приведены режимы шлифования восстанавливаемых поверхностей.

Таблица 9.Режимы шлифования восстанавливаемых поверхностей

Способ восстановления

Вид обработки

Материал и характеристики шлифовального круга

Режим обработки

Скорость вращения круга VК, м/с

Скорость вращения детали, VД, м/мин

Про-дольная подача камня, м/мин

Глубина резания, мм

Наплавка под слоем флюса

Черновая

Нормальный электрокорунд зернистость 40…50, твердость СТ - СТ1, связка керамическая

25 - 30

10 - 15

0,7 - 1,2

0,01 - 0,05

Чистовая

Белый электро-корунд, зернистость 25…40, твердость СМ1 - СМ2, связка керамическая

30 - 32

12 - 15

0,4 - 0,7

0,008-0,015

Используется кругло - шлифовальный станок 3Б161.

Выбран шлифовальный круг - ЭСТ (60) К.

Диаметр круга Dк - 600 мм;

Ширина круга Вк - 20 мм;

Расчёт шлифовальной операции проведём на примере чернового шлифования шатунных шеек.

Определим расчетную скорость шлифования:

,(20)

где Dд - диаметр шлифуемой поверхности, Dд = 62,9 мм;

Т - стойкость шлифовального круга, примем Т = 40 мин.;

t - глубина шлифования;

в - расчетный коэффициент шлифования, в = 0,35.

.

Расчётная частота вращения детали:

,(21)

.

Продольную подачу камня принимаем Sк = 0,7 м/мин.

Скорость вращения шлифовального круга:

,(22)

где Dк - диаметр шлифовального круга, мм;

nх - частота вращения шлифовального круга.

Принято по паспортным данным станка nх = 1200 об/мин.

.

Скорость перемещения стола:

(23)

где Sпр - перемещение обрабатываемой детали вдоль ее оси за один оборот; Вк - ширина шлифовального круга, мм;

,

.

Полученное значение Vc = 0,39 мм/мин находится в пределах скоростей перемещения стола, указанных в паспортных данных выбранного станка.

Основная нагрузка при шлифовании приходится на черновое шлифование. Определим потребную мощность на вращение шлифовального круга.

Эффективная мощность на вращение шлифовального круга:

,(24)

Рz - тангенциальная сила резания.

,(25)

,

Потребная мощность:

,(26)

Где з - КПД шлифовального станка.

Принято з = 0,75.

кВт

Мощности выбранного станка достаточно для чернового шлифования на выбранных режимах.

Расчет коренных шеек и шеек под шестерню произведен аналогично. Полученные результаты внесены в таблицу 10ю

Таблица 10. Режимы механической обработки коленчатых валов

Наименование операции

Vд,м/мин

nд, об/мин

VK, м/мин

Vc, м/мин

Sпр,мм/об

NПМ,кВт

Черновое шлифование шатунных шеек

11

56

2,261

0,392

7

2,9

Чистовое шлифование шатунных шеек

18,1

95

2,261

0,665

7

Черновое шлифование коренных шеек

11,5

50

2,261

0,385

7

2,2

Чистовое шлифование коренных шеек

19

85

2,261

0,6

7

Черновое шлифование шеек под шест...


Подобные документы

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.

© 2000 — 2023, ООО «Олбест» Все права защищены