Проектирование стенда для промывки масляных каналов коленчатых валов автомобилей ЗИЛ-130

ВВЕДЕНИЕ

Стенд предназначен для промывки масляных каналов коленчатых валов двигателей ЗИЛ-130, а так же любых других коленчатых валов. Применение данного стенда обеспечивает высокое качество ремонта коленчатых валов, удовлетворяет потребности потребителей и окружающей среды, позволяет выдержать заданные нормативы трудоемкости работ. Промывка масляных каналов коленчатых валов увеличивает его ресурс, а соответственно ресурс самого двигателя, так как коленчатый вал является основной сборочной единицей двигателя.

Целью курсового проекта является комплексная модернизация стенда, путем внедрения в его конструкцию передвижной опоры и универсальной моющей насадки, что даст возможность выполнять промывку масляных каналов коленчатых валов всех двигателей

1. ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ

1.1 Общая характеристика изделия Установка для очистки масляных каналов, модель 107.

Установка предназначена для промывки масляных каналов коленчатых валов автомобилей ЗИЛ-130, (рисунок 1.1).

Основные функции изделия:

— очистка масляных каналов коленчатых валов от абразива и различных отложений.

Вспомогательные функции изделия:

— фильтрация моющей жидкости.

Данная установка используется после разборки двигателя, в процессе моечно-очистных работ деталей ДВС, приводящихся на агрегатном или моторном участке предприятия. Запрещается размещать установку вне помещения, должен обеспечиться подвод 3-х фазной электрической сети.

По каталожной классификации данная установка принадлежит к группе моечно-очистного оборудования. По функциям выполняемым оборудованием — оборудование для приведения объекта технического воздействия (ОТВ) из неисправного состояния в исправное. По характеру рабочих процессов протекающих внутри оборудования — гидравлическое. По характеру воздействия на ОТВ — воздействие давления.

Технические параметры:

Тип… стационарная, гидравлическая Емкость ванны моющей жидкости, л… 210

Моющая жидкость… керосин, дизельное топливо Рабочее давление, кгс/см2… 10−12

Максимальное давление срабатывания Перепускного клапана, кгс/см2… 15

Насос… НШ-46

Электродвигатель:

тип… АО2−41−4

мощность, кВТ… 4

частота вращения вала, об/мин… 1440

Габаритные размеры, мм… 1310×916×1250

Масса, кг… 320

Рисунок 1.1 — Установка для промывки масляных каналов, модель 107

1.2 Характеристика объекта технического воздействия Коленчатый вал предназначен для восприятия усилий от поршня через шатуны и преобразует их в крутящий момент, который затем передается через маховик на трансмиссию.

Общий вид коленчатого вала ЗИЛ-130 приведен в рисунок 1.2

Рисунок 1.2 Коленчатый вал ЗИЛ-130

Рисунок коленчатого вала с указанием габаритных, присоединительных, технологических размеров представлены в приложении А, рисунок А1. Основные неисправности коленчатого вала и способы их устранения приведены в таблицу 1.1

Таблица 1.1 — Неисправности коленчатого вала, имеющие отношение к рассматриваемому техническому воздействию, и способы их устранения.

Технологическая последовательность работ над коленчатым валом.

1. Залить в ванну 200 л. керосина или дизельного топлива;

2. Уложить коленчатый вал на подставку моечной ванны;

3. Соединить промывочные устройства с полостями центробежной очистки масла;

4. Включить насос;

5. Осуществлять промывку масляных каналов в течении 10−12 мин.

2. ТЕХНИЧЕСКОЕ ПРЕДЛОЖЕНИЕ

2.1 Анализ существующих конструкций По итогам информационно-патентного поиска составлена таблица 2.1

Таблица 2.1 — Результаты поиска информации по аналогам изделия

Аналогичная установка, модели ОМ-3600 разработана ЦОКТ ТБ ГОСНИТИ для очистки масляных каналов блоков цилиндров и коленчатых валов автомобиле ГАЗ-53 и ЗИЛ-130, установка модели 180 разработана АКТБ для промывки масляных каналов двигателей ЗИЛ-130.

2.1.1 Установка для промывки масляных каналов, модель ОМ-3600

Установка (рисунок 2.1) предназначена для очистки масляных каналов блоков цилиндров и коленчатых валов автомобиле ГАЗ-53 и ЗИЛ-130.

Представляет собой моечную камеру, состоящей из основания 6, откидной крышки 1 и бортовых отсосов 8. Основание выполнено в виде бака, дно которого имеет уклон в сторону щелевого канала 4 для слива моющего раствора в ванну 3. К основанию камеры крепятся рольганги, на которые устанавливается промываемые блоки. Коленчатые валы устанавливаются в седла приспособления.

Крышка камеры открываются с помощью ручек 9.

Для облегчения открытия крышки на ней могут устанавливаться противовесы. Каркас крышки сварен из труб с отверстиями, которые выполняют роль душевого устройства для наружной мойки блоков цилиндров и коленчатых валов. После обмыва деталей раствор возвращается в ванну через щелевой канал 4 и фильтр. В нижней части ванны имеется воздушное барботирующее устройство. Моющий раствор подается насосом 7 через систему трубопроводов в масляных каналах.

Рисунок 2.1 — Установка для промывки масляных каналов, модель ОМ-3600.

2.1.2 Установка для промывки масляных каналов, модель 180

Установка (рисунок .2.2) предназначена для промывки масляных каналов двигателей ЗИЛ-130.

Моющая жидкость из бака 4, через фильтр 6 подается к баллону 5 и редукционному клапану 8. В начале работы установки давление в полости, а клапана 14 меньше давления в полости б и в, что обеспечивает закрытие иглы 13 клапана 14. При этом жидкость начинает накапливаться одновременно в баллонах 5 и 10. Находящийся в баллоне 10 воздух сжимается и давление повышается до величины регулировки клапана 8. Для обеспечения нормальной работы редукционного клапана часть жидкости сбрасывается через игольчатый клапан 11. Одновременно с повышением давления в баллоне 10 повышается давление в баллоне 5 до величины, превышающей давление, заданное клапаном 8. Как только сила давления жидкости, действующая со стороны полости б на поверхность S1, превысит силу, действующую на поверхность S2, клапан резко переместится вправо и жидкость поступит в каналы, промывающие блоки.

После этого игольчатый клапан 14 снова закроется и цикл работы установки повторится. Игла прижима 3 позволяет регулировать направление моющей жидкости в блоке прямо по каналу (при открытой игле). Подача струи жидкости управляется пробковыми кранами.

Рисунок 2.2 — Установка для промывки масляных каналов, модель 180

2.1.3 Установка для очистки масляных каналов, модель 107

Установка предназначена для промывки масляных каналов коленчатых валов автомобилей ЗИЛ-130, (рисунок 2.3).

Корпус 1 установки (рисунок 2.3) с баком 8 для моющей жидкости разделен перегородкой на две части. Внутри корпуса находится два насоса и электродвигатель 9, подводящие и нагнетающие рукава и распределительная труба. На корпусе установлена ванна 3 с подставками 4 для коленчатых валов, разделенная перегородкой на две сообщающиеся между собой части, в каждой из которых помещены распределительные трубы с нагнетательными рукавами и моющими устройствами. На перегородке 10 на шарнирах установлена перекидная крышка 5.

Моющее устройство состоит из корпуса 2, сменных головок 7 и передвижных насадок 6.

Перед пуском установки в работу заливают в ванну 200 л керосина или дизельного топлива. Коленчатый вал укладывается на подставку 4 моечной ванны и соединяют промывочные устройства с полостями центробежной очистки масла.

Включают насос и моющая жидкость под давлением 10−12 кгс/см поступает во внутренние полости масляных каналов под углом 12−15 градусов относительно оси канала. Процесс очистки масляных каналов коленчатых валов осуществляется в течении 10−12 мин.

Рисунок 2.3 Установка для очистки масляных каналов, модель 107

2.2 Выбор вариантов изделия и его разработки По итогам сравнения стендов можно сделать вывод, что в качестве прототипа целесообразно использовать стенд модели 107. Так как данная модель более проста в эксплуатации.

Для того, чтобы производить работы по промывке масляных каналов коленчатых валов автомобилей ЗИЛ-130, необходимо произвести конструкторскую модернизацию выбранного прототипа, путем внедрения универсальных опор для установки коленчатого вала, которые можно подстраивать под коленчатые валы любых других двигателей, тем самым давая возможность проводить очистку масляных каналов коленчатых валов любых других двигателей.

2.3 Техническое обоснование изделия

2.3.1 Общая схема изделия Разрабатываемая в упрощенном виде общая схема изделия графическом виде отображает состав изделия, месторасположение его составных частей и связи между ними.

Общая схема разрабатываемого изделия представлена на рисунке 2.4.

.

Рисунок 2.4 — Общая схема изделия 1- корпус; 2- корпус моющего устройства; 3- ванна; 4- передвижная опора; 5- перекидная крышка; 6- универсальная насадка; 7- хомут; 8- бак; 9- электродвигатель с 2-мя насосами За прототип был принят стенд модели 107. Жестко закрепленная опора коленчатого вала была заменена на передвижную, стандартная насадка моющего устройства была заменена универсальной.

насадка коленчатый вал двигатель

2.3.2 Функциональная схема изделия Функциональная схема разрабатываемого изделия представлена на рисунок 2.5.

Рисунок 2.5 — Функциональная схема изделия Функциональная схема поясняет основы принципа работы изделия и представляет собой дальнейшее развитие структурной схемы в конечную модель разрабатываемого изделия. На данной функциональной схеме (рисунок 2.5), показаны движения основных элементов и составных частей изделия.

Передвижная опора будет состоять из 2-х жестко закрепленных, на ванне установки, швеллеров в которых установлена сама опора на 2-подшипниках, фиксировать опору будет винт.

Универсальная насадка состоит из самой насадки, выполненной в виде конуса из резины и хомута, позволяющего закреплять насадки в масляных каналах.

2.3.2 Кинематическая схема изделия На рисунке 2.6 представлена кинематическая схема исполнительного механизма, и просчитаны размеры составных частей данного механизма.

Рисунок 2.6 — Гидравлическая схема изделия бак; 2- насос; 3- моющее устройство; 4- ванна; 5- фильтр; 6- защитный клапан Основным параметром рабочего процесса разрабатываемого узла является ход передвижной опоры.

Ход передвижной опоры должен обеспечивать универсальность установки (возможность использовать установку для промывки коленчатого вала не только одного типа двигателя, но и других двигателей), ход опоры Хо равен:

Хо =350 мм.

Данный ход обосновывается разницей в длине коленчатых валов различных двигателей, как легковых, так и грузовых автомобилей. В качестве примера были взяты коленчатые валы ВАЗ-2106 (длина 480 мм) и КамАЗ 704 (длина 830 мм). Таким образом на установке можно промывать коленчатые валы различных размеров.

Универсальная насадка должна обеспечить постоянную подачу моющей жидкости под давлением в масляные каналы различных коленчатых валов. Основные показатели насадки это:

диаметр основания конусного уплотнителя

D=35 мм диаметр вершины конусного уплотнителя

d=12 мм.

Данные размеры насадки обеспечат универсальность насадки в плане установки ее в масляные каналы различных диаметров в качестве примера были взяты коленчатые валы КамАЗ-740 (диаметр масляного канала 31мм) и ВАЗ-2106 (диаметр масляного канала 15мм).

2.3.3 Обоснование и расчет размеров изделия Исходя из технических характеристик прототипа модели 107, его габаритные размеры составляют: 1320×916×1250 мм.

При данных, сравнительно небольших габаритах, удобно разместить изделие на агрегатном, либо моторном участке АТП или СТО, даже если участок имеет небольшую площадь.

Высота обслуживающей зоны от поверхности пола чуть более одного метра, а значит удобна для работника и не вызывает сильного утомления или усталости.

Рабочий вылет рук составляет: 350 — 400 мм, что удобно, позволяет, не отходя от приспособления, оперировать всеми функциями на нем.

Масса установки составляет 1200 кг и взята из прототипа установки для очистки масляных каналов коленчатых валов ЗИЛ-130 модели 107.

3. ЭСКИЗНЫЙ ПРОЕКТ ИЗДЕЛИЯ Для проработки компоновки изделия, были выполнены следующие эскизы:

1. Эскиз стенда

2. Эскиз передвижной опоры;

3. Эскиз моющей насадки;

4. Эскиз швеллера.

Эскизы выполнены на листах формата, А 4, и представлены в приложении В.

4. ТЕХНИЧЕСКИЙ ПРОЕКТ ИЗДЕЛИЯ

4.1 Разработка структуры изделия Структурная схема изделия имеет следующий вид представленный на рисунке 4.1

Рисунок 4.1 — Структурная схема изделия

4.2 Обоснование выбора (расчет) элементов изделия

4.2.1 Расчет скорости движения жидкости в гидролиниях Скорость движения жидкости в гидролиниях Vдж, м/с, рассчитывается по формуле:

(4.1)

где Qнд — действительная подача насоса, дм3/с

d — диаметр гидролинии, м (по прототипу).

Насос был взят по прототипу стенда, насос шестерённый НШ-46

(4.2)

где — действительный рабочий объем насоса, /об;

— действительная частота вращения насоса, ;

— объемный КПД насоса.

Скорость движения жидкости в распределителе (1):

Скорость движения жидкости в нагнетательных рукавах (1):

4.2.2 Расчет объема гидробака Правильный расчет параметров гидробака и необходимого количества жидкости обеспечит надежную и постоянную работу всего стенда.

Объем гидробака Vб, л, рассчитывается по формуле:

(4.3)

где V — объем моющей жидкости находящейся в системе, м3.

(4.4)

где Vтрубобъем жидкости находящейся в гидролиниях, м3;

Vн — объем жидкости находящейся в насосе, м3;

Vф — объем жидкости находящейся в фильтре, м3;

Vк.в. — объем жидкости находящейся в коленчатом валу, м3.

(4.5)

где d — диаметр гидролинии, м;

l — длинна гидролинии, м.

Рассчитаем объем жидкости находящейся соответственно в напорной и сливной гидролиниях (4.5):

Объем жидкости находящейся в распределителе (4.4):

Объем жидкости находящейся в нагнетательных рукавах (4.4):

Суммарный объем будет равен Vтруб.=0,0017+0,0007+0,11=0,251 м³.

Объем жидкости находящийся в насосе будет равен его внутреннему объему, Vн=46см3=0,46 м³.

Объем жидкости находящейся в фильтре будет равен внутреннему объему фильтра Vф= 0,942л= 0,942 м³.

Объем жидкости который будет находиться в масляных каналах коленчатого вала при промывке приблизительно будет равен Vк.в.= 0,9 м³.

Исходя из этого найдем объем жидкости находящейся в системе (4.4):

И тогда объем бака (4.3):

Полученное значение округляем до стандартного значения объема по ГОСТ 12 448–80 и получаем Vб1 = 0,0125 м³. Примем за форму гидробака параллелепипед (V =a· b·h), конструктивно подбираем размеры гидробака: длину a, ширину b, высоту h (h > h1) рисунок 4.2

Рисунок 4.2 Гидравлический бак Принимаем длину a=0,58 м, ширину b=0,37 м, высоту h=0,37 м.

4.2.3 Расчет прочности шпонок на смятие и на срез На условие смятия шпонка рассчитывается по формуле:

(4.6)

где Т — крутящий момент электродвигателя, Н· м;

dдиаметр вала, мм;

h, t1 — высота шпонки и глубина паза на валу, мм;

lp — рабочая длина шпонки (lp-b);

[?]см — допустимое напряжение на смятие, МПа.

Для шпонки электродвигателя:

Предел на смятие выполняется.

Для шпонки насоса:

Предел на смятие выполняется На условие среза шпонка рассчитывается по формуле:

(4.7)

где b — ширина шпонки, мм;

[?]ср — допустимое напряжение на срез, МПа.

Для шпонки электродвигателя:

Предел на срез выполняется.

Для шпонки насоса:

Предел на срез выполняется.

5. РАЗРАБОТКА КОНСТРУКТОРСКИХ ДОКУМЕНТОВ

5.1 Проработка комплектности конструкторских документов Рисунок 5.1 — Схема конструкторской документации

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе курсового проекта было произведено проектирование стенда для промывки масляных каналов коленчатых валов, предложены пути решения, основываясь на старом стенде, его модернизация, учитывая недостатки своего приемника, разработаны эскизы, проведены необходимые расчеты конструкции.

Стенд для промывки масляных каналов коленчатых валов двигателей автомобилей ЗИЛ-130 модели 107, взятый в качестве аналога, устарел по многим показателям, но явился подходящим для переработки и доработки. Разработанный стенд по техническим показателям значительно превзошел аналоги.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Бухаров Л.Н./"Разработка оборудования для технического обслуживания и ремонта автомобиля"/ Бухаров Л. Н., Никипелов В. О. Крылов В.Ф. Омск 2001 г. ;

2. Шахнес М.Н./"Справочник для оборудования и ремонта автомобиля" Шахнес М. Н., Москва;

3. Учебное пособие Яковлев В. В. «Основы проектирования и эксплуатации технологического оборудования»;

4. Новоселов В. В., Иванов В. А., Некрасов Ю. И., Смирнов А. В. Автоматизация проектирования ремонтных и механосборочных цехов и заводов нефтегазового производства: Учебное пособие. — Тюмень: ТюмГНГУ, 2002. — 141 с.;

5. «Обслуживание и ремонт автомобиля ЗИЛ-130»;

6. Дунаев «Конструирование узлов и деталей машин»;

7. Орлов «Основы конструирования»;

8. Конспект лекций «Основы проектирования и эксплуатации технологического оборудования», Трофимов А. В.;

9. Интернет источники.

ПРИЛОЖЕНИЕ А

ПРИЛОЖЕНИЕ Б Таблица Б1 — Результаты поиска информации по аналогам изделия

Таблица Б2 — Результаты сравнительной оценки аналогов

Таблица Б3 — Результаты анализа технических характеристик аналогов