Приспособление для дефектации шатуна в кривошипно-шатунном механизме трактора

Введение

Современный этап развития сельского хозяйства нашей страны характеризуется увеличением производства продукции на базе научно-технического прогресса и перевооружения современными машинами. В этих условиях центральное место принадлежит кадрам: мастерам производственного обучения и техникам-механикам — ведущей силе общественного производства в сельском хозяйстве. Наш колледж промышленности и транспорта готовит одну из специализаций 3106 «Механизация сельского хозяйства», где студенты изучают: тракторы, комбайны, сельскохозяйственные машины и автомобили. Получают теоретические и практические знания, для этого имеются оборудованные кабинеты по специальным дисциплинам и учебный полигон. На учебном полигоне проводится обучение студентов вождению тракторов, как колесных, так и гусеничных, а также обучение приёмам технического обслуживания машин и агрегатов, и подготовке их к работе.

Обучение проводится на основе современной сельскохозяйственной техники, так как неизменно возрастают требования к уровню профессиональной подготовки специалистов. Важное место в формировании умений и навыков будущего техника-механика принадлежит производственному обучению.

Производственное обучение занимает в учебном плане 60% всего учебного времени и помогает будущему специалисту установить органическую связь с производством.

В настоящее время наиболее широко распространены высокопроизводительные тракторы, в конструкции которых много технических усовершенствований, улучшающих эксплуатационные и технико-экономические показатели их работы по сравнению с тракторами более ранних выпусков. Отличное знание устройства и правил эксплуатации тракторов, умение правильно оценить местность и обстановку, выбрать оптимальный режим работы без повреждения машины позволяет максимально использовать лучшие качества отечественных тракторов. Только постоянным совершенствованием теоретических знаний и практических навыков в вождении тракторов можно добиться подлинного мастерства и поддерживать его на высоком техническом уровне.

Для проведения индивидуальных занятий по обучению вождения тракторов в каждом учебном заведении должен быть оборудован учебный полигон с трактородромом, представляющий собой территорию с различными маршрутами, естественными препятствиями: подъёмами, спусками, холмами, канавами.

Требования, предъявляемые к учебному полигону, регламентируются стандартами, нормами, по которым он должен быть 10 — 20 га, в зависимости от числа учащихся.

1 Технологическая часть

1.1 Характеристика учебного полигона БКПТ Учебный полигон основан в 1968 году в юго-западной части города Бузулука. Расположен по адресу город Бузулук, улица Юго-западная, 48 «А», что находится в шести километрах от основного корпуса колледжа.

Общая площадь около 3 га. Оборудование и машинно-тракторный парк полигона отвечает требованиям учебного плана назначение, которогоучебная практика. На территории имеется площадка для стоянки сельскохозяйственной техники, поле.

1.1.1 Здания и сооружения На учебном полигоне находятся: тёплый гараж площадью 180 м², четыре лаборатории ПО и ТВР каждая площадью 60 м² учебный класс площадью 60 м². Общая площадь зданий составляет 580 м². Автотрактодром с элементами и сооружениями для вождения автомобилей и тракторов.

В лабораториях ПО и ТВР студенты приобретают практические знания и навыки по устройству, техническому обслуживанию, сборке и разборке узлов, агрегатов, а также его ремонта тракторов и автомобилей.

1.1.2 Состав машино-тракторного парка и с/х машин Таблица 1.1 — Тракторы

Таблица 1.2 — Сельскохозяйственные машины

1.1.2 Организация, содержание и цель учебно-производственной деятельности Содержание работ включает приобретение практических знаний по устройству, ремонту и техническому обслуживанию тракторов и автомобилей. Совершенствование навыков и умений в проведении технического обслуживании и ремонта тракторов, с/х машин и автомобилей.

Практическую подготовку по техническому обслуживанию и ремонту конкретных агрегатов, узлов и систем, признаки и причины их возникновения и устранение неисправностей. Практические работы включают две цели: учебную и воспитательную.

Учебная — закрепить, углубить и расширить знания полученных на теоретических занятиях; - приобретение первоначальных умений работать с инструментом, проводить монтажно-демонтажные работы, регулировать определённые механизмы и приборы.

Воспитательная — воспитывать добросовестного отношения к труду, соблюдения технологической дисциплины, экономного расходования энергоресурсов и материалов, выполнения правил техники безопасности.

1.1.4 План развития полигона до 2015 года Таблица 1.3 — План развития полигона до 2015 года

Рисунок 1.1 — Схема учебного полигона Рисунок 1.2 — Схема лаборатории ПО и ТВР

1.2 Годовой план загрузки мастерской по названию ремонтных объектов Годовой план загрузки лаборатории зависит от режима ее работы и плана учебно-производственной практики по учебным группам.

Всего на выполнение и изучение всех работ, производимых в лаборатории отводится 740 часов. Здесь учебной программой уже учитываются каникулы студентов, предвыходные и предпраздничные дни, в которые сокращается рабочая смена, продолжительность смены, праздничные дни.

Режим работы лаборатории включает: число рабочих дней в году и рабочих смен в сутки, длительность каждой смены в часах. Так как учебная программа по проведению практики в лаборатории достаточно велика, практика проводится в две смены.

Таблица 1.4 — Расписание работы лаборатории по предмету ПО и ТВР

1.3 Фонды времени Годовые фонды времени рабочих и оборудования для ремонтных мастерских предприятия рассчитывают, исходя из продолжительности смены. Годовым фондом времени рабочего, оборудования, рабочего места называют число часов, которые может отработать рабочий, единица оборудования, рабочее место в течение года. Различают номинальный и действительные или эффективные годовые фонды времени.

Для расчета фондов времени в учебной лаборатории пользуемся аналогичными формулами, применяемыми в авторемонтных предприятиях.

Определим номинальный годовой фонд времени, Ф_но, час, работы лаборатории по формуле 1.1:

Ф_но = (d_к — d_в — d_п) n t (1.1)

где d_к — количество календарных дней в году, ед, принимаем равным 365;

d_в — количество выходных дней в году с учетом летних каникул, ед, принимаем равным 232;

d_n — праздничные дни, ед, принимаем равным 10;

n — количество смен в сутки, ед, принимаем равным установленным исследовательским путем;

t — продолжительность рабочей смены, час.

Ф_но = (365−232−10) 2 6=1480

Определим действительный годовой фонд времени оборудования Ф_до, час, по формуле:

Ф_до=Ф_но (1 — з_об) (1.2)

где з_об — коэффициент, учитывающий простои оборудования, равный 0,2 /8/

Ф_до = 1480 (1 — 0,2) = 1184

Определим номинальный годовой фонд времени обучающегося по формуле:

Ф_ноу = (d_к — d_в — d_п) t_см (1.3)

где t_см — продолжительность рабочей смены, час, принимаем равным 6. /8/

Ф_но = (365−232−10) 6 = 740

Действительный годовой фонд времени обучающегося Ф_ду, час, найдем по формуле:

Ф_ду = (d_к — d_в — d_п) t_см з_ув (1.4)

где з_ув — коэффициент, учитывающий потери времени по уважительной причине, ориентировочно примем равным 0,98.

Ф_ду = (365−232−10) 6 0,98 = 725 /8/

1.4 Расчет площади рабочего места

Рабочее место «Дефектация коленчатых валов» ввиду небольшого объема работ проектируется на одного производственного рабочего. Площадь рабочего места рассчитывается по удельной площади приходящейся на одного работающего.

F_отд=F_уд n (1.5)

где F_уд— удельная площадь на одного рабочего,

nчисло рабочих.

Для рабочего дефектовочного участка она составляет 15 мІ. Таким образом, подставив полученные данные в формулу, получим следующее выражение

F_отд=15 1=15м² /3/

Объем участка проектирование определяется по формуле:

V= F_отдh (1.6)

где h-высота лаборатории, в данном случае она составляет 3,90 метра

V=15 3,90 =58,5 м³

1.5 Требуемое количество обучаемых, для выполнения данных работ на рабочем месте В соответствии с законодательством о труде администрация предприятий, учреждений, организаций обязана обеспечивать надлежащее техническое оборудование всех рабочих мест и создавать на них условия работы, соответствующие требованием охраны труда. «Правила по технике безопасности и производственной санитарии для школьных, учебно-производственных мастерских, а также для учебных комбинатов, цехов и предприятий, в которых проводятся трудовая подготовка учащихся». Эти правила предъявляют высокие требования к гигиене труда. Помещения учебных, учебно-производственных мастерских, расстановка в них оборудования и механизмов должны удовлетворять требованиям санитарных норм.

Помещения мастерских должны быть светлыми, тёплыми и сухими. Они могут быть расположены на любом этаже, за исключением подвального и полуподвального, изолированно от классных помещений. Площади рабочих помещений должны быть такими, чтобы на одного обучающегося приходилось не менее 3 мІ. Объем производственного помещения на каждого работающего — не менее 15 мі. Высота дверей и проходов нормирована не ниже 2,0 м, высота помещений — не менее 3,2 м, расстояние от пола до выступающих конструктивных элементов — не менее 2,6 м, минимальная ширина дверей — 1,4 м, ширина пешеходных галерей — 1,5 м. Окна проектируют так, чтобы падающий свет освещал все рабочие места.

Исходя из данных правил и требований получаем, что в лаборатории одновременно могут заниматься 9 обучающихся, что видно из расчетов площади.

Рассчитываем количество одновременно обучающихся в лаборатории N, ед., по формуле:

N = S_общ / S_н1 (1.7)

где S_общ — общая площадь лаборатории, равная 28,2 м, установленная исследовательским путем,

S_н1 — площадь необходимая для одного обучающегося, равная 3 м. /1/

N = 28,2 / 3 = 10

В лаборатории одновременно могут заниматься 10 человек, так как она имеет 5 рабочих мест. На каждом рабочем месте могут заниматься не более двух человек, поэтому лаборатория соответствует выше изложенным правил.

1.6 Необходимое основное и вспомогательное оборудование для рабочего места

1.6.1 Основное оборудование для рабочего места Для обеспечения учебного процесса, соответствующего требованиям методике производственного обучения рабочее место должно быть оборудовано:

1) стенд с действующей моделью кривошипно-шатунного механизма;

2) набор инструмента для выполнения ремонтных работ на данном оборудовании: набор ключей рожковых и накидных; отвёртка плоская; пассатижи.

1.6.2 Вспомогательное оборудование для рабочего места Стопор для фиксации положения рабочего стола, ветошь, шланг с внутренним диаметром, равным 6 мм емкость для слива топлива.

1) необходимый запас промывочной жидкости для выполнения работ;

2) индивидуальные средства защиты: прорезиненные перчатки, халат, защитные очки.

1.7 Проверочный расчет площади мастерской

1.7.1 Расчёт естественного и искусственного освещения

Определяем общую световую мощность P_св, Вт, по формуле:

P_св=R F_у (1.8)

где R — удельная световая мощность, Вт/м² принимаем равным 15; /3/

F_у — площадь участка, м², равная 28,2

P_св = 15 28,2 =423

Определяем количество ламп П_л, ед., по формуле:

П_л = P_св / P (1.9)

где Р — мощность одной лампы, Вт, равная 100. /3/

П_л = 423 / 100 = 4,23

Таким образом, необходимы четыре лампы Определяем площадь, окон для естественного освещения F_o, м², по формуле:

F_o = F_у L (1.10)

где L — коэффициент освещённости, принимаем равным 0,25. /3/

F_o = 28,2 0,25 = 7,05

Определяем количество окон N_ок, ед., по формуле:

N_ок = Fo / Fo_l (1.11)

где F_ol — площадь одного окна, м².

F_ol = a b (1.12)

где a — принимаем равным 1,2 /3/

b — принимаем равным 1,2 /3/

F_ol = 1,2 1,2 = 1,44

N_ок = 7,05 / 1,44 = 5

Принимаем 5 окон

1.7.2 Расчёт вентиляции Искусственная вентиляция. Определяем производительность вентилятора W_в м³/ч. по формуле:

W_в= V_y К (1.13)

где Vу — объём участка, м³равный 419,34; /3/

К — кратность обмена воздуха, м³ принимаем равной 6. /3/

W_в= 419,34 6 = 2516

Мощность электродвигателя для привода вентилятора N_дв, кВт определяем по формуле:

N_дв = W_в Н_в К_з / 3600 1000 з_в з_р (1.14)

где Н_в — напор вентилятора, Па, равный 900; /3/

К_з — коэффициент запаса мощности, равен 1,3; /3/

з_в — КПД вентилятора, равно 0,5; /3/

з_р — производительность вентилятора, равно 0,95. /3/

N_дв = 2516 900 1,3 / 3600 1000 0,5 0,95 = 1,7

1.7.3 Расчёт отопления Определяем максимальный расход тепла, Q_м, ккал/час, по формуле:

Q_м = V_н (q_o + q_в) (t_в — t_н) (1.15)

где V_н— объём здания по наружному объему, м³

q_o — удельный расход тепла, равный ккал/час 0,45 — 0,55;

q_в— удельный расход тепла, равный ккал/час 0,15 — 0,25;

t_в — внутренняя температура, ^оС равная 15;

t_н — наружная температура, ^оС равная минус 31.

V_н= a b h

где, а — ширина участка, м, равная 9,4;

b — длина, м, равная 3;

h — высота, м, равная 4.

V_н = (9,4 + 0,6) (3 + 0,6) (4 + 0,6) = 165,6

Q_м = 165,6 ((0,55 + 0,25) (15 — (-31)) = 6094

Определим площадь нагревательных приборов, F_н, м², по формуле:

F_н = Q_м / K_p (tcp — tb) (1.16)

где

K_p — коэффициент теплоотдачи, ккал/м³ равный 7,4; /2/

t_cp — средняя расчётная температура, ^оС, воды в приборе равная 80;

t_в — температура, ^оС, воздуха равная 15.

F_н = 6094 /(7,4 (80 — 15)) = 12

Определим количество нагревательных приборов n, ед, по формуле:

n = F_н / F₁ (1.17)

где F₁ — площадь поверхности одного нагревательного прибора, м², равная 4 /2/

n = 12 / 4 = 3

Принимаем три нагревательных прибора.

Таблица 2.2 — Инструкционно — технологическая карта устранения возможных неисправностей кривошипно-шатунного механизма двигателя Д-240

2 Конструкторская часть

2.1 Назначение, устройство и принцип действия КШМ Разрабатываемое приспособление предназначено для дефектации шатуна на смещение верхней головки относительно нижней. Оно состоит из поверочной плиты, болта с гайкой прижимной пластины и прижимной гайки. Проверочная плита изготавливается из ровного, листового металла толщиной не менее 8 миллиметров или из профильного металла — швеллера. Контрольная поверхность плиты отшлифована и доведена до необходимой плоскостности. Крепежный болт должен быть длиннее ширины нижней головки шатуна в 2 — 2,5 раза, для обеспечения свободной затяжки шатуна вместе с крепежной пластиной. Крепежная пластина изготавливается из листового металла толщиной, обеспечивающей надежное прижатие шатуна к поверочной плите, при условии отсутствия появления на ней деформаций.

Замеры величин смещения верхней головки шатуна относительно нижней осуществляют микрометрическими глубиномерами, а также можно производить замеры инструментом индикаторного типа погрешность измерений которых не превышает 0,01 миллиметра, так как допустимые значения не параллельности для шатунов тракторных двигателей не должны превышать 0,03 миллиметра на длине 100 миллиметров.

Прототипом данного приспособления послужило приспособление для проверки смещения верхней головки шатуна относительно нижней, показанное на рисунке 3.

Существенным отличием приспособления от его прообраза является то, что нижняя головка шатуна закрепляется не за счет раздвижных губок, а посредством прижатия ее, при помощи винтовой пары, непосредственно к поверочной плите. Данное изменение в конструкции позволяет снизить финансовые затраты и трудоемкость на его изготовление. Изготовить данное приспособление можно в любой слесарной мастерской, не оборудованной специализированным инструментом, приспособлениями и станками. Данное приспособление благодаря отсутствию его специализации по типам и моделям автомобилей, шатуны которых будут подвергаться дефектации, делает его универсальным, то есть позволяет производить дефектацию шатунов как легковых, так и грузовых автомобилях. Небольшие габаритные размеры обеспечивают его мобильность и практичность в применении и хранении. Существенным плюсом приспособления является то, что оно не требует особых навыков и умений, а главное очень просто в эксплуатации и практически не требует технического ухода.

Технологические указания к применению приспособления:

1) подготовить рабочее место: убрать со стола все лишнее;

2) подготовить приспособление к работе: установить его на рабочем столе таким образом, чтобы оно стояло устойчиво, не раскачиваясь;

3) подготовить необходимый измерительный инструмент: разложить его в порядке применения;

4) установить шатун в сборе с крышкой на поверочной плите таким образом, чтобы он располагался в продольной оси приспособления;

5) прижать нижнюю головку шатуна к поверочной плите прижимной пластиной, затянув гайку до упора;

6) замерить расстояние от верхней головки шатуна до поверочной плиты;

7) перевернуть шатун и установить аналогичным способом;

8) замерить расстояние от верхней головки шатуна до поверочной плиты;

9) найти разность между полученными результатами;

10) по окончании работ тщательным образом очистить рабочую поверхность поверочной плиты.

При эксплуатации и хранении приспособления необходимо соблюдать ряд требований:

1) нельзя бросать приспособление, так как это может привести к его поломке или нарушению его геометрических параметров;

2) предохранять от ударов и изгиба крепежный болт;

3) при установке шатуна в приспособление необходимо следить за силой затяжки гайки, во избежание срыва резьбы на болте или гайке;

4) запрещено наносить удары тяжелыми и твердыми предметами по контрольной поверхности плиты — использовать ее в качестве правильной плиты;

5) беречь от повреждений и изгиба крепежную пластину;

6) по окончании работ тщательно очистить контрольную поверхность, вытереть насухо;

7) запрещено ставить на приспособление тяжелые предметы, так как это может вызвать его деформацию и появление погрешностей в измерениях;

8) при хранении приспособления необходимо обеспечить такое его местоположение, которое исключило бы его повреждение или поломку.

2.2 Основные дефекты Шатуны большинства автотракторных двигателей изготавливают из сталей 40 Г, 45, 45Г2, 40Х и др. Основные дефекты шатунов: изгиб и скручивание стержня; износ отверстия нижней головки шатуна; отверстия под втулку и самой втулки верхней головки шатуна; износ и смятие плоскостей разъема и торцевых плоскостей под болты в нижней головке шатуна.

Шатуны выбраковывают при аварийных изгибах, обломах и при трещинах. Шатуны двигателей ЯМЗ (всех модификаций), кроме того, выбраковывают, если сильно изношены или опилены плоскости разъема нижней головки, а шатуны двигателей СМД-60, Д-240 и их модификаций — если смяты рифы на плоскостях разъема нижней головки. Изгиб и скрученность шатуна измеряют при помощи различных индикаторных и оптических приспособлений.

На многих ремонтных предприятиях общего назначения для проверки шатунов на изгиб и скручивание используют индикаторное приспособление типа КИ-724 (рис. 1). Это приспособление универсальное, оно позволяет контролировать шатуны двигателей разных марок.

а — установка индикаторов; б — установка разжимной оправки; е — проверка шатуна на изгиб; г — проверка шатуна на скрученность; 1 — оправка;

2 и 5 — индикаторы; 3 — плита; 4 — упор; 6 — разжимная оправка; 7 — призма;

8 и 10 — конусы оправки; 9 — разжимная втулка оправки.

Рисунок 1 — Приспособление для проверки шатуна на скрученность и изгиб Призму 7 с индикаторами часового типа устанавливают на оправку 1 и передвигают ее до соприкосновения упора 4 призмы с плоскостью плиты 3 приспособления. В этом положении перемещают индикатор 2 до получения натяга на измерительном стержне в пределах 1,0… 1,5 оборота стрелки. Закрепляют индикатор и совмещают нулевое деление шкалы со стрелкой. Поворачивают призму на 180° и также устанавливают индикатор 5. В отверстие верхней головки шатуна с впрессованной втулкой вставляют разжимную втулку 9 закрепляют ее конусами 8 и 10. Шатун ставят на оправку, перемещают его до упора оправки в плиту 3 и закрепляют на оправке. Призму ставят на оправку 6 и при соприкосновении ее упоров с плитой 3 поочередно по отклонению стрелки от нулевого положения индикатора 2 определяют изгиб шатуна, а по отклонению стрелки индикатора 5 скрученность.

Шатуны, имеющие непараллельность, изгиб, или перекос, скручивание, верхней головки шатуна относительно нижней, выходящие за допустимые размеры, подлежат восстановлению или выбраковке. Править шатуны в холодном состоянии не рекомендуется, потому что такая правка не обеспечивает стабильных результатов. Допускается правка шатунов с подогревом стержня до температуры 450…600°С.

На специализированных моторемонтных предприятиях для проверки шатунов используют специальные оптические приборы или индикаторные приспособления типа 9570−157−1,(рисунок 2). Приспособление состоит из плиты 7 с призмой 1 и кронштейна 5, на котором расположены четыре индикатора часового типа. Два индикатора 4 установлены вертикально и два индикатора 6-горизонтально, так, что оси их взаимно перпендикулярны. В отверстия нижней и верхней головок проверяемого шатуна вставляют оправки

2 и 3, затем шатун укладывают оправкой 2 на призму 1 и оправкой 3 наклонно подводят к упору и измерительным стержням индикаторов. Разность в показаниях вертикальных индикаторов 4 отмечает изгиб шатуна, а разность в показаниях горизонтальных индикаторов 6 — его скрученность. Перед измерением индикаторы устанавливают по специальному эталону. Такое приспособление применимо для контроля только одного типоразмера шатуна. Допускаемая скрученность шатунов тракторных двигателей в пределах 0,05…0,08 мм, автомобильных — 0,04…0,06 мм на 100 мм длины, по оси оправки, вставленной в отверстие верхней головки шатуна, а допускаемый изгиб — 0,03… 0,05 мм для шатунов тракторных двигателей и 0,02…0,03 мм для автомобильных на 100 мм длины.

1 — призма; 2 и 3 — оправки; 4 и 6 — индикаторы; 5 — кронштейн; 7 — плита Рисунок 2 — Приспособление 9570−157−1 для контроля геометрических параметров шатуна Износ отверстий нижней головки шатуна устраняют несколькими способами в зависимости от степени износа и размеров шатуна. Перед восстановлением отверстий проверяют опорные поверхности под головки шатунных болтов и гайки, а также плоскости разъема.

Опорные поверхности крышки фрезеруют до выведения следов изнашивания на вертикально-фрезерном, а шатуна на горизонтально-фрезерном станках. При больших износах опорные поверхности наплавляют и фрезеруют под нормальный размер по высоте от плоскости разъема до опорной поверхности. Для закрепления крышки и шатуна при фрезеровании применяют специальные приспособления.

1 — стопорный винт; 2 — индикатор; 3 — плита Рисунок 3 — Схема проверки параллельности плоскостей разъема шатуна индикаторным приспособлением Смятые или изношенные плоскости разъема фрезеруют или шлифуют до выведения следов изнашивания и получения параллельности плоскостей с образующей отверстия. Параллельность проверяют индикаторным глубиномером или специальным приспособлением. Установив индикатору 2 небольшой натяг, закрепляют его стопорным винтом 7 и с помощью планки отмечают показания индикатора по концам плоскостей разъема крышки или шатуна. Непараллельность плоскостей разъема образующей отверстия допускается не более 0,02 мм на их длине.

Если слой металла, снятый шлифованием с плоскостей разъема крышки, не превышает 0,3 мм, а с плоскостей разъема шатуна 0,2 мм для дизелей и соответственно 0,4 и 0,3 мм для карбюраторных двигателей, то шатун собирают, затягивают гайки нормальным усилием затяжки и растачивают, а затем шлифуют под нормальный размер.

При незначительном изнашивании отверстия восстанавливают таким же способом. Плоскости разъема шлифуют, и отверстия под вкладыши обрабатывают под нормальный размер.

Если отверстия в шатунах под вкладыши изношены настолько, что с плоскостей разъема требуется снимать металла больше, чем указано, то отверстия восстанавливают наращиванием металла с последующей обработкой под нормальный размер.

Поверхности в отверстиях шатунов автомобильных двигателей наращивают железнением, шатунов тракторных двигателей марок СМД-14, Д-240

— наплавкой под слоем флюса, в среде углекислого газа и вибродуговой.

Перед растачиванием восстанавливают плоскости разъема и опорные поверхности под головки болтов и гайки.

Некоторые авторемонтные предприятия восстанавливают отверстия нижней головки шатуна с применением растяжки. В случае значительного износа отверстия с плоскостей крышки и шатуна снимают повышенный слой металла, а чтобы сохранить межосевое расстояние, шатун растягивают в специальном приспособлении. При растягивании стержень шатуна нагревают в электроиндукторе приспособления. Затем отверстие обрабатывают под нормальный размер. Растачивают отверстия нижних головок шатунов на расточных станках или токарных в специальных приспособлениях. После расточки шлифуют, а чаще хонингуют под нормальный размер. При хонинговании применяют приспособления, позволяющие обрабатывать сразу целый комплект шатунов.

Восстановленные отверстия нижней головки шатуна должны отвечать следующим требованиям: овальность и конусность не более 0,01 мм; смещение оси относительно плоскостей разъема не более ±0,3 мм; шероховатость поверхности не ниже 8-го класса.

Изношенное отверстие под втулку в верхней головке шатуна растачивают или развертывают до выведения следов изнашивания и запрессовывают втулку увеличенного размера по наружному диаметру. Внутреннее отверстие втулки растачивают на расточных станках типа УРБ-ВП-М или на токарных с помощью специальных приспособлений. После расточки втулку раскатывают роликовыми раскатками на тех же станках. При растачивании оставляют припуск под раскатку 0,04…0,06 мм, чтобы обеспечить необходимый размер под палец. Процесс раскатки улучшает на два-три класса шероховатость поверхности и увеличивает прочность посадки втулки на 70…80%.

Изношенные втулки верхней головки шатуна, если позволяет конструкция, восстанавливают меднением наружной и внутренней поверхностей или осадкой.

2.2.1 Анализ дефектов Анализ проводится с целью выявления для целесообразности устранения дефектов детали. Необходимо произвести оценку степени влияния каждого дефекта на эффективность и безопасность использования детали с учетом назначения и конфигурации, показателей ее качества, режимов и условий эксплуатации.

Критическим называется дефект, при наличии которого использование детали по назначению практически невозможно или исключается в соответствии с требованиями безопасности.

Значительным называется дефект, который существенно влияет на использование детали по назначению и на ее долговечность, не является критическим.

Малозначительным называется дефект, который не оказывает существенного влияния на использование детали по назначению и ее долговечность.

Определенные сочетания дефектов, каждый из которых при отдельном его рассмотрении является малозначительным или значительным, могут быть эквивалентны критическому дефекту. Из этого следует, что изношенная деталь должна выбраковываться не только в случае, когда размер одной из ее поверхностей превышает допустимый для ремонта, но и когда совокупность нескольких дефектов (малозначительных и значительных) делает ее восстановление экономически нецелесообразным.

На основе анализа дефектов разрабатывают ремонтные чертежи, которые служат рабочими конструкторскими документами, предназначенными для разработки технологических процессов восстановления деталей.

Таблица 2.1 — Анализ дефектов детали и требований, предъявляемых к отремонтированной детали

2.3 Последовательность дефектации и составление дефектовочной ведомости

2.3.1 Последовательность дефектации Оси отверстий нижней и верхней головок шатуна должны лежать в одной плоскости и быть параллельными друг другу.

Допускаемые отклонения положений осей шатуна на 100 мм длины шатуна: при изгибе — 0,4 мм, а при скручивании — 0,6 мм.

Очень важными операциями при ремонте шатунов автомобильных двигателей являются проверка шатунов на прямолинейность, скрученность и наличие двойного изгиба, рисунок 4, а также правка шатунов в случае необходимости.

а — двойной изгиб; б — изгиб; в — скрученность Рисунок 4 — Схема различных деформаций шатунов

Проверку шатунов в процессе ремонта, как правило, проводят 3 раза. После соединения поршня с шатуном проводят четвертую проверку для установления правильности сборки.

Первый раз проверяют отремонтированный шатун перед запрессовкой втулки в верхнюю головку и до заливки баббитом установки вкладышей нижней головки.

Второй раз проверяют шатун после запрессовки и подгонки по поршневому пальцу втулки верхней головки.

Третий раз шатун проверяют уже после заливки и растачивания нижней головки установки вкладышей.

2.3.2 Правка шатунов Правку шатунов проводят 2 раза.

Первую правку выполняют после первой проверки, вторую правку — после второй проверки, но только в том случае, если погнутость или скрученность не будет превышать 0,3 мм на 100 мм длины шатуна. Если после второй проверки будет установлено отклонение более 0,3 мм, то в этом случае шатун не правят, а заменяют втулку.

При исправлении погнутости или скрученности и для предохранения от повторной деформации шатуна во время работы его следует перегибать несколько больше, чем это необходимо, а затем уже доводить до нормы, изгибая его в обратную сторону.

В процессе работы выправленные шатуны вновь несколько деформируются в результате внутренних напряжений, создавшихся при правки. Для снятия этих напряжений выправленный шатун следует нагреть до 150−200 ^оС и выдержать его при этой температуре в течение 2−3 часов. В настоящей работе эта операция опущена.

Рисунок 5 — Контрольный палец с конусом для проверки шатунов без втулок

2.3.3 План составление деффектационной ведомости

1) Заготовить в рабочих тетрадях журнал

2) Собрать шатун с крышкой, положив на каждую сторону по одной

контрольной прокладке, только для шатунов, имеющих регулировочные

прокладки, затянуть гайки шатунных болтов.

3) Проверить шатун на прямолинейность и в случае необходимости

выправить его, рисунок 6.

Рисунок 6 — Проверка шатуна на прямолинейность Проверка шатуна на прямолинейность проводится следующим образом:

а) вставить в верхнюю головку шатуна конусный палец и затянуть его

ключом;

б) надеть нижнюю головку шатуна на разжимной палец прибора и закрепить шатун в вертикальном положении;

в) поставить на конусный палец контрольную призму так, чтобы проверочные штыри, хотя бы один, вошли в соприкосновение с плитой прибора;

г) при погнутости шатуна верхний проверочный штырь или нижний, один или оба, не будет касаться плиты. В этом случае замерить щупом величину просвета и результат записать в журнал;

д) если величина просвета окажется больше нормы, то шатун следует с прибора снять и выправить на приспособлении, рисунок 7;

е) вторично проверить шатун на приборе и в случае необходимости правку продолжить.

Рисунок 7 — Исправление изгиба шатуна Проверить шатун на скручивание производится следующим образом:

а) проверить одновременность касания плиты прибора обоими нижними проверочными штырями и, если будет обнаружен просвет у одного из них, щупом за одного из них, щупом замерить его величину и результат записать в журнал;

б) если величина просвета больше нормы, то, не снимая шатун с прибора, выправить его приспособлением, рисунок 8;

в) вторично проверить шатун и в случае необходимости правку продолжить.

По окончании правки вынуть из верхней головки шатуна конусный палец.

Рисунок 8 — Исправление скрученного шатуна Проверка шатуна на двойной изгиб производится следующим образом:

а) установить и укрепить винтом шатун на раздвижном пальце прибора в вертикальном положении;

б) подвести ограничитель 4 к нижней головке шатуна и закрепить его

винтом;

в) замерить глубиномером расстояние между наружным торцом верхней головки шатуна и проверочной плитой;

г) снять шатун с прибора, повернуть вокруг его оси на 180° и снова укрепить на разжимном пальце прибора так, чтобы нижняя головка вошла в

соприкосновение с ограничителем;

д) вторично замерить зазор между наружным торцом верхней головки

шатуна и плитой;

е) если разница в двух измерениях окажется более 1 мм, то выправить шатун на гидравлическом прессе, после чего вторично проверить на двойной изгиб; по окончании работы снять шатун с прибора.

1- микрометрический глубиномер; 2 — раздвижной палец; 3 — винт; 4 ограничитель; 5- стопорный винт ограничителя.

Рисунок 9 — Проверка шатуна на двойной изгиб

2.4 Расчет конструкции

2.4.1 Расчет болта на прочность В нашем приспособлении наиболее слабым и уязвимым местом является резьбовое соединение, которое осуществляется резьбовыми крепежными деталями — болтом и гайкой. В данном случае применяется крепежная резьба диаметром 8 миллиметров шагом резьбы 1,5 или 2 миллиметра, обеспечивающая необходимую прочность соединения.

Подавляющее большинство болтов работает со значительной предварительной затяжкой. В результате затяжки болта в его поперечном сечении возникают продольная сила и крутящий момент. Таким образом, стержень болта испытывает растяжение и кручение. Резьба болта подвергается срезу, изгибу и смятию.

При стандартизации резьбовых изделий устанавливают высоту головок болтов и гаек, исходя из равнопрочности их со стержнем болта по резьбе. Поэтому для стандартных крепежных изделий, работающих при статических нагрузках, можно ограничиться расчетом по основному критерию работоспособности — прочности стержня болта при совместном действии растяжения и кручения.

Расчетную площадь, S_р, м², болта, работающего на растяжение или растяжение и скручивание, принимают по расчетному сечению диаметром d_р? d — 0,9Р. Болт рассчитывают только на растяжение, а влияние кручения, возникающего при затяжке, учитывают коэффициентом, k_зат, значение которого зависит от соотношения параметров резьбы d₁, d₂, ш и приведенного угла трения с^/.

При расчетах для метрической резьбы можно принимать k_зат=1,3.

В нашем случае болт поставлен в отверстие с зазором и затянут так, чтобы сила трения, возникающая между поверхностями поверочной плиты, шатуна и крепежной пластины, обеспечивала нормальную работу соединения без относительного смещения деталей.

В этом случае 4

или и, следовательно,

(2.1)

где F₃ — сила затяжки болта, Н,

K=1,2 — 1,5 — коэффициент запаса от взаимного сдвига детали, /4/

Q = 500 ньютонов — сила сдвига, в данном случае она принимается равной средней силе руки человека,

f =0,15 — коэффициент трения между поверхностями соединяемых деталей /4/

Такой болт работает на растяжение и кручение. Учитывая работу болта на кручение коэффициентом затяжки k_зат=1,3, получаем следующую расчетную зависимость:

у_экв= k_зат•F₃/(z•S_p)=4 k_зат•K•Q/(р•f•z•d_p²)?[у_ср] (2.2)

Используя данную зависимость, мы можем определить расчетное напряжение по следующей формуле 5:

у_экв=4 k_зат•K•Q/(р•f•z•d_p²) (2.3)

где k_зат=1,3 — коэффициент затяжки,

Q — сила сдвига, кПа,

р = 3,14,

z — число болтов,

d_p = 8 — расчетный диаметр, мм.

Здесь расчетное напряжение обозначено у_экв, МПа, так как оно учитывает совместное влияние нормальных напряжений от растяжения болта и касательных напряжений, возникающих при его кручении.

Подставив полученные значения в формулу 5, получим следующее выражение:

у_экв=4•1,3•1,4•500/(3,14•0,15•1•(8)²)? 120,8

Расчетное напряжение на болт не превышает допустимых напряжений, значит использование болта диаметром 8 миллиметров для закрепления шатуна допустимо.

2.5.2 Расчет пластины на изгиб под действием силы затяжки болта Под действием внешних сил, перпендикулярных к срединной плоскости, пластина меняет свою кривизну. Это изменение кривизны происходит, как правило, одновременно в двух плоскостях, в результате чего образуется некоторая слабоизогнутая поверхность двоякой кривизны, так называемая упругая поверхность.

Рассмотрим нашу пластину толщиной h = 2−3 миллиметра, нагруженную постоянной силой затяжки болта F_З = 4333 ньютона, расположенной параллельно оси болта. Деформации перемещения и напряжения, возникающие в пластине, будут также направлены параллельно оси болта.

Прогиб пластины обозначим через щ, мм, а угол поворота нормали через х, градусы.

Рассчитаем силу сдвига, Q, Н: /5/

Q = Р/2рr (2.4)

где Р — сила воздействующая на пластину, в данном случае она равна силе затяжки болта, то есть Р=4333 Ньютона, р=3,14,

r — радиус пластины.

Принимаем: /5/

(2.5)

где С^/₁, С₂и С₃ — произвольные постоянные.

В центре, при r = 0, угол х = 0. Следовательно, поскольку lim r ln r/R=0, постоянная С₂ = 0. Величина C₁ подбирается так, чтобы функции обращалась в нуль при r = R. Это дает C₁ = 0.

Таким образом,

(2.6)

Изгибающие моменты принимаем: 5

(2.7)

(2.8)

Эпюры, построенные по этим формулам, представлены на рисунке 10.

Рисунок 10 — Эпюра моментов M_r и M_t

Как видим, в центре изгибающие моменты обращаются в бесконечность, что является следствием того, что здесь обращается в бесконечность поперечная сила. В центре, таким образом, имеет место, как говорят, неустранимая особенность. В реальных условиях сосредоточенных в точке сил не существует — это лишь схема.

Сила прикладывается по небольшой площадке как на рисунке 11 в зависимости, от величины которой будут возникать большие или меньшие напряжения.

Рисунок 11 — Эпюра моментов M_r и M_t

Прогиб в центре пластины при сосредоточенной силе имеет конечную величину, и схематизация реальных условий приложения сил не вносит здесь противоречий:

(2.9)

Так как при r = R прогиб щ = 0, то

(2.10)

откуда

(2.11)

В центре

(2.12)

где R — радиус нагруженной части пластины, для расчетов мы возьмем наибольшее значение равное 50 миллиметрам,

D — жесткость пластины на изгиб.

Жесткость пластины определяется по формуле 15:

(2.13)

где Е — жесткость металла, для стали она составляет 2•10⁶ кГц/см²,

h = 2 — толщина пластины,

µ - безразмерный коэффициент пропорциональности, называемый коэффициентом Пуансона.

Для изотропных материалов он не может превышать 0,5.

По формуле 15 определим жесткость пластины:

Подставив полученные данные в формулу 14, получим максимальную величину прогиба пластины, щ_max, мм:

Таким образом, пластина при затяжке болта прогнется всего на 0,04 миллиметров, что в свою очередь ни каким образом не повлияет на точность измерений.

3 Охрана труда

3.1 Общие меры техники безопасности Охрана труда — это система сохранения жизни и здоровья работников в процессе их трудовой деятельности, включающая правовые, социально экономические, организационно-технические, санитарно-гигиенические, лечебно-профилактические, реабилитационные и иные мероприятия образующие механизмы реализации конституционного права граждан на труд в условиях, отвечающих требованиям безопасности и гигиены. Это право закреплено также в статье 7 Международного пакта об экономических, социальных и культурных правах.

На рабочих постах и в помещениях специализированных производственных участков должны строго соблюдаться правила техники безопасности и охраны труда, а сами они полностью соответствовать общестроительным, противопожарным и санитарно-гигиеническим требованиям. Общие меры безопасности предусматривают соблюдение на рабочих постах участков ТО и ТР следующих основных требований:

1) ключи подбирают по размерам гаек и головок болтов. Не разрешается работать гаечными ключами с непараллельными, изношенными губками, подкладывать металлические пластинки между гранями гайки и ключа, удлинять рукоятку ключа путем присоединения другого ключа или трубы;

2) электроинструменты хранят в инструментальной и выдают для пользования только после предварительной проверки вместе с защитными приспособлениями. Присоединение электрического инструмента к электросети разрешается только с помощью штепсельных соединений;

3) подъемно-транспортные устройства и вспомогательные приспособления должны ежегодно проходить испытания и освидетельствование с оформлением акта или записью в журнале, и иметь таблички с ясно указанной на них датой последующего испытания и допустимой грузоподъемностью;

4) снятие, транспортирование и установку двигателя выполняют с помощью подъемно-транспортных механизмов, оборудованных специальными захватами, гарантирующими полную безопасность работ;

5) ТО и ремонт автомобиля при работающем двигателе запрещается;

6) на агрегатно-механическом участке для выполнения монтажных и демонтажных работ при ремонте агрегатов используют стенды, соответствующие своему назначению;

7) паяльные лампы, электрические и пневматические инструменты разрешается выдавать только лицам, прошедшим инструктаж.

3.2 Требования безопасности при ТО и ремонте Рабочее место для дефектации деталей кривошипно-шатунного механизма трактора располагается на учебном полигоне. Возможные опасные факторы:

— опасность механического травмирования инструментами, приспособлениями, тяжелыми деталями кривошипно-шатунного механизма, такие как коленчатый вал, блок цилиндров, головка цилиндров, маховик;

— опасность поражения электрическим током от осветительных приборов, проводов, электронагревательных приборов и электрического инструмента с рабочим напряжением 220 Вольт;

— опасность получения термических ожогов при работе на приспособлении для проверки термостата;

— опасность возгорания нефтепродуктов.

Вредные факторы:

— пары нефтепродуктов, топливные и смазочные материалы вызывают отравления различной степени тяжести;

— наличие пыли в воздухе, что приводит к ухудшению самочувствия рабочего;

— недостаточная освещенность способствует быстрой утомляемости зрения рабочего, а при продолжительном воздействии приводит к его ухудшению;

— недопустимые параметры микроклимата приводят к снижению работоспособности рабочего и, как правило, к ухудшению его самочувствия.

В данном проекте разработаны организационные мероприятия и технические средства, способствующие обеспечению безопасных условий труда.

3.3 Санитарные требования к производству Согласно нормам, под строительство сельскохозяйственных производственных объектов должна быть выбрана ровная площадка с незначительным уклоном для стока дождевых и весенних вод, доступная естественному проветриванию и солнечному облучению. Помещения должны соответствовать характеру производства и числу работающих в них. Объем помещения на одного работающего должен составлять не менее 15 м³, площадь 4,5 м², высота не менее 3,2 м. Помещение и участки производства с избытками явного тепла, а также со значительным выделением вредных газов, паров и пыли должны размещаться у наружных стен. Например, в ремонтных мастерских кузницы, вулканизационные и термические отделения целесообразно размещать в углах зданий. Если технологический процесс не позволяет вывести к наружным стенам участки, где выделяются вредные вещества, то должны быть приняты меры, предотвращающие проникновение вредностей на другие участки.

Помещения должны иметь ровный пол, а материал пола должен соответствовать характеру производства. Например, при использовании в производстве кислот или других агрессивных жидкостей материал пола должен быть устойчивым к воздействию этих жидкостей.

В помещении должны быть рационально устроены естественное и искусственное освещение, отопление и вентиляция, обеспечивающая необходимую чистоту воздуха. Кроме основных помещений, предусматриваются вспомогательные: гардеробные, туалет, душевые, комнаты для приема пищи и отдыха.

Размеры вспомогательных помещений зависят от количества оборудования, размещаемого в них. Так, при оборудовании гардеробных количество индивидуальных шкафов глубиной 50 см, шириной 33 см и высотой 165 см определяется по числу работающих.

Чтобы избежать сквозняков и резкого охлаждения помещения, необходимо у наружных входов и въездов устраивать тамбуры. Двери тамбуров должны снабжаться устройствами для самозакрытия.

Правильное размещение оборудования очень важно для создания благоприятных и безопасных условий труда. Технологическое оборудование планируется в зависимости от принятого метода ремонта машин и узлов, технологического процесса, производственной программы, длительности цикла, пропускной способности оборудования и другие. Его размещают так, чтобы движение деталей, узлов машин и материалов было наиболее рациональным и безопасным для работающих. Поточная система ремонта машин в этом отношении наиболее благоприятна, для чего при размещении производственного оборудования предусматриваются проезды и проходы, обеспечивающие безопасность его обслуживания, движения людей и транспорта, а также удобную очистку рабочих поверхностей и оборудования.

Расстояние между стеной и рабочими столами, тренажерами необходимо устанавливать не менее 0,8 м, а при расположении между ними рабочего — не менее 1,2 м. Если между станками нет проезда, то они должны устанавливаться на расстоянии 1 м друг от друга, если между станками имеется односторонний проезд транспорта, то на расстоянии 3,1 м, а при двухстороннем движении — 4,5 м. Если станки обслуживаются с наружной стороны, то эти расстояния уменьшаются соответственно на 1,4 м.

Рабочие места по осмотру, приемке, разборке и сборке тракторов, сельскохозяйственных машин, автомобилей и станочного оборудования должны быть оборудованы подъемно-транспортными устройствами.

На рабочих местах около станков и машин в гаражах и в других рабочих помещениях должно устраиваться местное освещение с напряжением 36 В.

При ремонте тракторов, комбайнов и сельскохозяйственных машин должен быть обеспечен отвод выхлопных газов за пределы ремонтных помещений с помощью накидных шлангов или стационарных газоотводов.

Наибольшую опасность при обслуживании технологического оборудования представляют карданные соединения, а также зоны обработки деталей и зоны движения узлов, отремонтированных сельскохозяйственных машин при их испытании и обкатке. Поэтому при испытаниях обязательно ограждают все виды передач, вращающиеся и движущиеся части машин и оборудования.