Восстановление коленчатых валов двигателей

аиваиваи

1. Исследовательская часть

1.1 Описание назначения, устройства и условий работы коленчатого вала

1.2 Анализ дефектов коленчатого вала и технических требований, предъявляемых к отремонтированной детали

2. Расчетно-технологическая часть

2.1 Нормативный пробег

2.2 Определение коэффициента технической готовности парка

2.3 Определение годового пробега парка

2.4 Обоснование размера производственной партии

3. Разработка технологического процесса восстановления детали

3.1 Особенности конструкции детали

3.2 Условия работы детали при эксплуатации

3.3 Механические свойства материала детали, химический состав

3.4 Выбор рациональных способов восстановления детали и установочных баз

3.5 Разработка маршрута ремонта детали, выбор режущего и измерительного инструмента

3.6 Разработка операций

3.7 Исходные данные

3.8 Определение припусков на обработку

4. Расчет режимов обработки и норм времени

4.1 Шлифование

4.2 Хромирование

4.3 Наплавочная

4.4 Контрольная

5. Организация рабочих мест и ТБ

Для восстановления трудоспособности изношенных деталей требуется в 5−8 раз меньше технологических операций по сравнению с изготовлением новых деталей. По данным ГОСНИТИ 85% деталей восстанавливают при износе не более 0,3 мм, т. е. их работоспособность восстанавливается при нанесении покрытия незначительной толщины. Однако ресурс восстановленных деталей по сравнению с новыми, во многих случаях, остается низким. В тоже время имеются такие примеры, когда ресурс восстановленных прогрессивными способами, в несколько раз выше ресурса новых деталей.

Основа повышения качества — применение передовых технологий восстановления деталей. При восстановлении коленчатых валов двигателей возникает необходимость изыскания новых, более прогрессивных способов восстановления, которые смогли бы повысить ресурс деталей при сравнительно низких затратах.

Целью курсовой работы по учебной дисциплине ремонт автомобилей и двигателей является:

закрепление теоретических знаний и приобретение практических навыков по оценке технического состояния (дефектов) ремонтного фонда.

Задачи курсовой работы:

1. разборка маршрутов восстановления.

2. выбор способов восстановления деталей.

3. Подбор необходимого оборудования и обоснование рациональных режимов работы на нем.

4. нормирование операций восстановления деталей.

1.Исследовательская часть.

1.1 Описание назначения, устройства и условий работы коленчатого вала.

Воспринимает усилия, передаваемые от поршней шатунами, и преобразует их в крутящий момент, который затем через маховик передается агрегатам трансмиссии. В двигателе ВАЗ 2110 коленчатый вал стальной. Коленчатый вал состоит из шатунных и коренных шлифованных шеек, щек и противовесов. На переднем конце вала двигателя ВАЗ 2110 имеется углубление для шпонки распределительной шестерни и шкива привода вентилятора, а также нарезное отверстие для крепления храповика; задняя часть вала выполнена в виде фланца, к которому болтами прикреплен маховик. В углублении задней торцовой части коленчатого вала расположен подшипник ведущего вала коробки передач. Количество и расположение шатунных шеек коленчатого вала зависит от числа цилиндров.

Для уменьшения центробежных сил, создаваемых кривошипами, на коленчатом валу выполнены противовесы, а шатунные шейки сделаны полыми. Для повышения твердости и увеличения срока службы поверхность коренных и шатунных шеек стальных валов закаливают нагревом токами высокой частоты.

Коренные и шатунные шейки вала соединены каналами (сверлениями) в щеках вала. Эти каналы предназначены для подвода масла от коренных подшипников к шатунным. В каждой шатунной шейке вала имеется полость, которая выполняет роль грязеуловителя. Сюда поступает масло от коренных шеек. При вращении вала частицы грязи, находящиеся в масле, под действием центробежных сил отделяются от масла и оседают на стенке грязеуловителя, а к шатунным шейкам поступает очищенное масло. Очистка грязеуловителей осуществляется через завернутые в их торцах резьбовые пробки только при разборке двигателя.

Перемещение вала в продольном направлении ограничивается упорными сталебаббитовыми шайбами, которые расположены по обе стороны первого коренного подшипника или четырьмя сталеалюминиевыми полукольцами, установленными в выточке задней коренной опоры. В местах выхода коленчатого вала из картера двигателя имеются сальники и уплотнители, предотвращающие утечку масла. На переднем конце вала установлен резиновый самоподжимный сальник, а на заднем конце выполнена маслосгонная резьба или маслоотражательный буртик.

В заднем коренном подшипнике сделаны маслоуловительные каналы, в которые сбрасывается масло с маслосгонной резьбы или маслоотражательного буртика и установлен сальник, состоящий из двух кусков асбестового шнура. Шатунные и коренные подшипники. В работающем двигателе нагрузки на шатунные и коренные шейки коленчатого вала очень велики. Для уменьшения трения коренные шейки, как и шатунные, расположены в подшипниках скольжения, которые выполнены в виде вкладышей, аналогичных шатунным. Вкладыши каждого коренного или шатунного подшипника состоят из двух половинок, устанавливаемых в нижней разъемной головке шатуна и в гнезде блока и крышке коренного подшипника.

От провертывания вкладыши удерживаются выступом, входящим в паз шатунного или коренного подшипника. Крышки коренных подшипников закреплены при помощи болтов и гаек, которые для предотвращения от самоотвертывания зашплинтованы проволокой либо застопорены замковыми пластинами.

Маховик уменьшает неравномерность работы двигателя, выводит поршни из мертвых точек, облегчает пуск двигателя и способствует плавному троганию автомобиля с места. Маховик изготовлен в виде массивного чугунного диска и прикреплен к фланцу коленчатого вала болтами с гайками. При изготовлении маховик сбалансируется вместе с коленчатым валом.

1.2 Анализ дефектов коленчатого вала и технических требований, предъявляемых к отремонтированной детали.

Наиболее распространенные дефекты коленчатого вала автомобиля ВАЗ 2110 является:

1) изгиб вала;

2) износ наружной поверхности фланца;

3) биение торцевой поверхности фланца;

4) износ маслосгонных канавок;

5) износ отверстия под подшипник;

6) износ отверстий под болты крепления маховика;

7) износ коренных и шатунных шеек;

8) износ шейки под шестерню и ступицу шкива;

9) износ шпоночной канавки по ширине;

10) увеличение длины передней коренной шейки;

11) увеличение длины шатунных шеек.

Восстановление коленчатого вала начинают с устранения радиального биения обеспечивая передачу усилия на среднюю шейку, перегибают в противоположную сторону на величину превышавшую прогиб в 10 раз.

Допустимое радиальное биение без ремонта:

0,05 мм

По рабочему чертежу диаметр шатунных шеек коленчатого вала составляет:

65,50…65,48 мм

а диаметр коренных шеек коленчатого вала под подшипники составляет:

75,00…74,98 мм

Коленчатый вал рекомендуется эксплуатировать без восстановления, если радиус кривошипа:

47,50 0,08 мм

После ремонта коленчатый вал должен отвечать следующим техническим требованиям: цилиндрические поверхности коренных и шатунных шеек; шероховатость должна соответствовать Ra = 0,32 мкм.

коленчатый вал режущий восстановление

2. Расчетно-технологическая часть

2.1 Нормативный пробег

Нормативный пробег

L^k_{кр =} L^н_{кр *} K_{1 *} K¹_{3 *} K¹¹₃

где: K₁ — Коэффициент корректирующий пробег перед кап. ремонтом согластно условиям эксплуатации.

K¹₃ — В зависимости от природно-климатических условий.

K¹¹₃ — Корректирующий пробег в зависимости от агресивности окружающей среды.

L^н_{кр =} 125 000

K_{1 = 1}

K¹¹_{3 =} 0,8 (холодный)

Получаем:

L^k_{кр =} 125 000 * 0,8 = 100 000

2.2 Определение коэффициента технической готовности парка

a_т = 1 / L_{cc *} (Д_{ор *} К₄/1000) + (Д_кр/L_кр)

Где: L_cc — среднесуточный пробег авто.

Д_ор — предположительность простоя авто в КР (Дней на 1000 км.)

К₄ — коэффициент корректировки продолжительности.

Д_кр — продолжительность простоя в КР.

L_кр — Нормативный пробег.

Получаем:

L_cc — 175 км.

Д_ор — 0,3

К₄ — 1,6

Д_кр — 0,6

L_кр — 100 000

a_т = 1/175 * (0,3*1,6/1000)+(0,6/100 000)=11,904.

2.3 Определение годового пробега парка

L_год = A_u * L_cc * Д_рг * a

где: A_u — списочное количество автомобилей.

L_cc — среднесуточный пробег авто.

Д_рг — рабочих дней в году.

a — коэффициент технической готовности парка.

Получаем:

A_u — 150 шт.

L_cc — 175 км.

Д_рг — 305 дн.

a — 11,904

L_год = 150 * 175 * 305 * 11,904 = 95 306 400 км.

Принимаем 95 400 000 км.

2.4 Обоснование размера производственной партии

x = (N*n*t)/Ф_дней

где: n — число изделий.

x — величина производственной партии.

t — необходимый запас деталей в днях.

Ф_дней — рабочих дней.

Получим:

t — 3

Ф_дней — 253 рабочих дня.

n — 1

x = (954*1*3) / 253 = 11

3. Разработка технологического процесса восстановления детали

3.1 Особенности конструкции детали

— Материал: высокопрочный чугун ВЧ-60−2

— Шероховатость ремонтных поверхностей и точность их обработки:

а) Ш 50,27 мм Ra =0,25 мкм

б) Ш 80 мм Ra = 0,25 мкм

— Базы:

а) Для восстановления Ш50,27 мм будет служить Ш 49,75 мм

б) Для восстановления Ш 80 мм будет служить Ш79,8 мм

— Класс детали: круглые стержни.

3.2 Условия работы детали при эксплуатации

Таблица 1

3.3 Механические свойства материала детали, химический состав

Высокопрочный чугун ВЧ 60−2.

Временное сопротивление разрыву — 40 — 60 кГ/ммІ

Условный предел текучести при растяжении — 42 кГ/ммІ

НRС около 50

Относительное удлинение 2%

Высокопрочный чугун получается из серого чугуна путем присадки 0,3 — 1,2% магния.

Магний способствует выделению графита в виде шаровидных включений, а также уменьшает количество серы и газов в металле, очищает и улучшает чугун.

3.4 Выбор рациональных способов восстановления детали и установочных баз

Таблица 2

3.5 Разработка маршрута ремонта детали, выбор режущего и измерительного инструмента

Таблица 3

3.6 Разработка операций

Таблица 4

3.7 Исходные данные

— Наименование: коленвал двиг-ля ВАЗ-2110

— Термообработка: закалка шеек ТВЧ НRС 50−60

— Материал: высокопрочный чугун ВЧ-60−2 НВ-197−269

— Масс:18кг

— Оборудование:

а) Круглошлифовальный станок 3М131

б) Ванна для хромирования

в) Установка электроконтактной наплавки «Ремдеталь» 011−1-02 и ОКС-12 296-ГОСНИТИ-для шеек валов.

— Требуемая точность:

а) Коренных шеек — Ш50,27 мм (2рем)

шероховатость Rа=0,25мкм

б)Диаметр под сальникШ80мм Rа=0,16мкм

— Размер производственной партии- 11 шт.

— Тип и материал рабочего и измерительного инструмента:

а) Круг шлифовальный ПВД24

А40НСМК8

б) Проволка для наплавки Нп-30ХГСА

в) Полировочная паста ГОИ

г)Микрометр МК-0−300; 0,01 ГОСТ 6507–71

3.8 Определение припусков на обработку

Маршрут обработки:

1. Шлифовальная: шлифовать коренные шейки с последующей полировкой. Поверхность в размерШ50,27_-1,52

2. Хромирование: нанесение толщины хрома 0,3 мм с последующей полировкой 3…5мин.Поверхность в размерШ80_-0,2

4. Расчет режимов обработки и норм времени

4.1 Шлифование

1. Поперечная подача на один оборот детали

S = в · Воб/мин

в = 0,55

В = 63мин

S = 35об/мин

2. Скорость вращения обрабатываемой детали

Vd = (Сн · D^н) /(Т^м · t^х · в^у)

С = 0,27

н = 0,3

х = 1

у = 1

м = 0,5

Т = 10мин

t = 1,5мм — глубина шлифования

Vd =(0,27 · 51,79^0,3)/(10^0,5 · 1,5¹ · 0,55¹) =47,6м/мин

n = (1000 · Vd) /(П · D) = (1000 · 47.6)/ (3,14 · 51,79) = 374_об/мин

Эффективная мощность при шлифовании

Nэ = Сn · Vdⁿ · t^х · S^у · D^q

Сn = 1,4 х =0,85 q = 0

n = 0,75 у = 0,7

Nэ = 1,4 · 47,6^0,75 · 1,5^0,85 · 35^0,7 · 51,79⁰ = 0,3 кВт

3. Мощность двигателя станка

Мд =7,5 кВт

КПД = 0,8

Мощность на шпинделе Nшп = 6 кВт

Nшп > Nэ

Основное время

Т_о = (2Е / n · S) · н · К

Е = 49 мм

н = число проходов н = в / t = 0,25/0,01 = 25

К = 1,7 — корректирующий коэффициент.

Т_о = (2 · 49 / 374 · 35) · 25 · 1,7 = 0,3мин

Вспомогательное время

Т_вс = 0,42мин

Оперативное время

Т_оп = Т_о + Т_вс = 0,3 + 0,42 = 0,72мин

Подготовительно — заключительное время

Т_пз = Т_пз1 + Т_пз2 = 10 + 6 = 16мин

Т_пз1 = 10мин — установка в самоцентрирующемся патроне

Т_пз2 = 6мин — замена круга

Время на обслуживание рабочего места

Т_орм = Т_оп · А_обс/100 = 0,72 · 0,06 = 0,04мин А_обс = 6%

Штучное время.

Т_шт = Т_оп + Т_орм = 0,72 + 0,04 = 0,76мин

4.2 Хромирование

Таблица 5

1. Основное время

Т_о = (Б · у · 1000 · 60) /(ДК · С · г/те)

Б — толщина слоя — 0,3мм=0,03 см

у — плотность покрытия — 6,9г/см³

С — электрохимический эквивалент — 0,324г/Ач

ДК — плотность тока — 50−75

г/те — выход металла по току — 15%

Т_о = (0,03 · 6,9 · 1000 · 60)/(75 · 0,324 · 15%) = 34мин

2. Т_в = 4,45мин — вспомогательное время

3. Оперативное время

Т_оп = Т_о + Т_в = 34 + 4,45 = 38,45мин

4. Дополнительное время

Т_доп = 38,45 · 0,5% / 100% = 0,19мин

5.Предварительно-заключительное время.

Т_пз = 16мин

6. Штучное время

Т_ш = (Т_о + Т_в) · Кн / Пд · К4

К4 — коэффициент использования ванн — 0,8

Пд — количество деталей — 1

Кн — коэффициент подготовки закл. Работ — 1,16

Т_ш = (34 + 4,45) · 1,16 / 1 · 0,8 = 55,8мин

4.3 Наплавочная

1. Скорость подачи (S). S = 2,4 мм/об

2. Частота вращения детали (n)

N =1000 · Vн / ПD =6,1 об/мин.

D =51,79 мм — диаметр детали после наплавки

Vн — скорость наплавки

3. Скорость наплавки.

Vн = (0,785 · d² · Vпр · к · а)/(t · S) = 1м/мин.

D = 2мм — диаметр проволоки Нп-30ХГСА

S = 2,4 подача проволоки на 1 оборот детали.

T =2,5мм — толщина наплавочного слоя.

к = 0,9 — коэффициент нанесения металла на поверхность

а = 0,99 — коэффициент неполноты наплавочного слоя.

Vпр = 2,04м/мин — скорость подачи проволоки.

4.Qрм — объем расплавления металла

Qрм = Gрм /6,4 см³/мин = 8,5гр/см²

Gрм — масса расплавленного металла

Gрм = 54,4г/мин.

5.Сила тока (I)

I = 0,785 · d² · Да = 251,2А.

Да = 80А/мм² — плотность тока

d — диаметр проволоки.

6. Число проходов н = 1

1. Вспомогательное время (Тв).Тв = 1мин.

2. Основное время (Тосн)

Тосн =L · н / n · S = 13,3 / 200 · 2,42 = 0,02

3. Оперативное время (Топ). Топ = 0,02 + 1 = 1,02мин.

4. Дополнительное время (Тдоп). Тдоп = (Топ · 15%) / 100 =0,15мин

5. Подготовительно-заключительное время (Тпз)

Тпз = 25/1 = 25мин

6.Штучное время

Тш = Тосн +Тв (Тпз/П) = 2.31мин

4.4 Контрольная

1. Вспомогательное время (Тв)

Тв = 0,8мин, Тпоп = 0,2мин

2. Оперативное время. (Топ)

Топ = Тв + Тпоп

Тпоп = 0,8 + 0,2 =1 мин

3. Дополнительное время, (Тдоп)

Тдоп = Топ · 6% / 100% = 1 · 6 / 100 = 0,06мин

4. Подготовительнозаключительное время (Тпз)

Тпз = 4мин.

5.Штучное время (Тшт)

Тшт = Тв + Топ + Тдоп = 1,06

5. Организация рабочих мест и техника безопасности

Рабочие места при восстановлении деталей, должны быть оснащены:

— слесарными тисками;

— контрольной и правочной плитой;

— устройствами для хранения и размещения технологической документации и мерительного инструмента;

— в ящиках верстака, в фиксированных местах весь слесарный необходимый инструмент;

Рабочее место станочника должно иметь:

— стеллаж или контейнер для деталей;

— грузоподъемные устройства;

— планшет или подставка для технической документации;

— местный светильник.

Техника безопасности при использовании электроинструмента:

— должна быть обеспечена исправность инструмента;

— выполнение работ с электроприборами осуществлять на резиновом коврике, или деревянном трапе;

— для предупреждения поражения электрическим током все оборудование должно быть заземлено;

— электроустановки, электрооборудование и проводку разрешается ремонтировать только после отключения от сети.

Запрещается:

— останавливать деталь руками;

— придерживать обрабатываемую деталь руками;

— работать без ограждений;

— выполнять операции с приводными ремнями на ходу;

— оставлять ключ в патроне;

— работать без рукавиц и головного убора;

— без защитных очков;

— работать в одежде с широкими рукавами;

— оставлять обтирочный материал вблизи электроприборов;

— убирать стружку руками.

Требования к гальваническим участкам: помещения должны быть отделены от остальных цехов сплошными стенами или перегородками, доведенными до перекрытия здания; высота помещения — не меньше 5 м; пол должен быть покрыт метлахской плиткой по асфальту или кослотоупорному цементу с уклоном 1: 150 в сторону канализационного трапа; стены должны быть высотой 1,5…2 м и облицованы керамической плиткой или окрашивают масляной краской; наличие естественного и искусственного освещения; температура воздуха в зимнее время 17…22єС, влажность — не более 75%

Для удаления паров, газов, пыли и создания нормальных условий труда необходимо оборудовать участки мощной приточно-вытяжной вентиляцией. Приточновытяжная вентиляция должна быть исправной, ее разрешается включать не позже чем за 15мин до начала работы, а выключать не раньше чем через 15мин после окончания смены.

Ванны, выделяющие вредные вещества, по окончании работы следует закрывать крышками.

Штанги, подвески и аноды следует чистить только мокрым способом, смачивая металлические щетки или шлифовальное полотно водой, так как пыль цветных металлов ядовита и вдыхание ее может вызвать отравление.

Подъемно-транспортное оборудование с механическим приводом обязательно регистрируется в инспекции Гостехнадзора, которая проводит его техническое освидетельствование.

1. Б. А. Малышев. Справочник технолога авторемонтного производства. М; Транспорт, 1982;431с

2. С. И. Румянцев. Ремонт автомобилей и двигателей. М; Транспорт, 1988;327с.

3. В. Е. Канорчук. Восстановление автомобильных двигателей: Технология и оборудование. М: Транспорт, 1985;303с.

4. А. Г. Косилова. Справочник технолога-машиностроителя в 2-х томах. М: Машиностроение, 1986;496с.280с

5. В. А. Аршинов. Резание металлов и режущий инструмент. М; Машиностроение 1968;500с.

6. А. К. Горошкин. Приспособления для металлорежущих станков. М; Машиностроение 1979;303с

7. И. Е. Дюмин, Г. Г. Трегуб. Ремонт автомобилей. Транспорт 1999;280с.

8. А. А. Панов справочник технолога. М; Машиностроение 1988;736с

9. В. С. Стародубцева Сборник задач по техническим нормам в машиностроении. М; Машиностроение.1974;272с.