Разработка технологического процесса восстановления ведущего вала коробки передач автомобиля ГАЗ-51

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА к курсовому проекту по дисциплине Тема: «Разработка технологического процесса восстановления ведущего вала коробки передач автомобиля ГАЗ-51»

До 70% затрат на ремонт с/х техники приходится на приобретение новых запасных частей взамен предельно изношенных. Предельные износы 85% деталей не превышают 0,3 мм, причем многие из них имеют остаточные ресурсы 60% и более и только 20% деталей тракторов, поступающих в ремонт, подлежат окончательной выбраковке. Остальные можно восстановить, причем себестоимость восстановления составит 15…70% себестоимости изготовления.

В экономически развитых странах на рынке запасных частей восстановленные детали преобладают, они в 1,5…2,5 раза дешевле новых, а по ресурсу, как правило, не уступают им. Это достигается прежде всего за счет участия в нем фирм, производящих машины и специализированных фирм по восстановлению изношенных деталей. Например, на мотороремонтном заводе английской фирмы «Бинз Индастриз Лимитед» ремонтируют ежегодно около 60 тыс. двигателей типа «Форд» и восстанавливают блоки цилиндров, головки блоков, коленчатые и распределительные валы, шатуны, гильзы и другие дорогостоящие детали. Аналогично поставлено восстановление деталей на ремонтных заводах кампании «Перкинс» и других.

Примером современного организационного и технологического уровня восстановления деталей может служить Швейцарская кампания «Кастолин + Ютектик», имеющая дочерние предприятия в странах Европы и США. Разработка технологий, оборудования и материалов документации на восстановление деталей проводят в исследовательском центре, насчитывающем около двух тысяч специалистов, а также в исследовательских лабораториях, находящихся в различных странах.

Безотказность машин определяется стабильностью ресурсов восстановленных деталей, которая зависит от правильного выбора способа восстановления и строгого соблюдения технологического процесса.

Из-за удорожания техники и запасных частей к ней и резкого снижения покупательной способности сельских товаропроизводителей АПК республики, восстановление изношенных деталей является самым доступным способом поддержания парка машин в работоспособном состоянии.

Основная задача курсовой работы по дисциплине «Основы технологии производства и ремонта автомобилей» является закрепление, углубление и обобщение теоретических знаний, полученных из лекционного курса, а также приобретение навыков проектирования технологических процессов восстановления деталей автомобиля, пользования ГОСТами, нормативной и другой справочной литературой.

1. Цель и задачи курсового проекта

Курсовая работа по курсу «Основы Технологического Процесса и Ремонта Автомобилей» для студентов, обучающихся по специальности 15.02.00, является завершающим этапом изучения этого курса.

Задачи данной курсовой работы:

— выбрать способ восстановления деталей;

— разработать маршрут восстановления детали;

— рассчитать режимы резания и подобрать необходимое технологическое оборудование;

— определить норму времени и технологическую себестоимость восстановления.

2. Устройство коробки передач а/м ГАЗ-51.

Коробка передач служит для преобразования крутящего момента, передаваемого от двигателя к ведущим колесам, по величине и направлению (задний ход). Кроме того, коробка передач позволяет длительное время разъединять двигатель и трансмиссию. Такая необходимость появляется во время стоянки автомобиля или при движении накатом при работающем двигателе.

Коробка передач должна обеспечивать необходимые тягово-скоростные и топливно-экономические показатели автомобиля, иметь высокий коэффициент полезного действия, работать бесшумно, легко управляться.

Коробка передач состоит из редукторной части, являющейся основной, и механизма переключения передач. Разработке конструкции коробки передач предшествует выбор схемы редукторной части.

Коробки передач с двумя степенями свободы выполняются по трехвальной соосной или двухвальной несоосной схемам. Более распространенной является nрехвальная соосная схема. При соосном расположении входного и выходного валов можно непосредственным их соединением получить прямую передачу. При движении автомобиля на прямой передаче зубчатые колеса и подшипники коробки передач не нагружаются. Соответственно снижаются скорость изнашивания, потери мощности и шум. На прочих передачах прямого хода в трехвальной коробке силовой поток передается последовательно через два зубчатых зацепления. Последнее позволяет при необходимости получить относительно большое передаточное число низшей передачи.

Коробки передач, выполненные по двухвальной схеме, конструктивно проще. Однако двухвальная схема исключает возможность иметь прямую передачу и существенно ограничивает передаточное число низшей передачи. На всех передачах прямого хода в двухвальной коробке силовой поток передается через одно зубчатое зацепление и поэтому осуществление передаточного числа, превышающего, например, возможно лишь при увеличении размеров конструкции.

Двухвальная схема применяется в тех случаях, когда это приводит к упрощению трансмиссии и при этом не требуется большого передаточного числа низшей передачи. Эту схему имеют обычно коробки передач тех легковых и спортивных автомобилей, у которых двигатель размещен рядом с ведущим мостом.

Схемы трехвальных коробок передач, имеющих одинаковое число ступеней, различаются в основном количеством пар зубчатых колес, находящихся в постоянном зацеплении, и построением передачи заднего хода.

При построении схемы передачи заднего хода используется одновенцовая промежуточная шестерня или промежуточный двухвенцовый блок. Первый вариант проще, но при этом зубья одновенцовой шестерни испытывают наиболее неблагоприятный цикл изменения напряжений изгиба — знакопеременный симметричный. Для варианта с двухвенцовым блоком характерен более благоприятный односторонний цикл (от нуля). Этот вариант позволяет осуществить несколько большее передаточное число заднего хода.

Переход от передвижных зубчатых колес коробок передач, применявшихся в ранних конструкциях, к зубчатым колесам постоянного зацепления объясняется рядом преимуществ последнего. При постоянном зацеплении парных зубчатых колес торцы зубьев рабочих венцов не повреждаются. Повреждения торцов зубьев характерны для пар, имеющих передвижное зубчатое колесо. Ход передвижной зубчатой муфты, включающей передачу при постоянном зацеплении зубчатых колес, значительно меньше хода передвижного зубчатого колеса. Соответственно меньше и ход при постоянном зацеплении упрощается применение косозубых передач, имеющих в сравнении с прямозубыми большую плавность работы. Передвижные колеса устанавливаются на валу на шлицах; для косозубых колес шлицевое соединение должно выполняться винтовым, что технологически сложнее.

Однако с увеличением числа пар зубчатых колес с постоянным зацеплением повышаются нагрузки на синхронизаторы коробки передач. Последние в процессе синхронизации должны воздействовать на систему большего числа согласованно вращающихся деталей. Чтобы получить первую передачу и задний ход при постоянном зацеплении, необходимо на вторичном валу устанавливать два колеса относительно большого диаметра.

В то же время можно получить указанные две передачи, имеющие близкие абсолютные значения передаточных чисел, устанавливая на вторичном валу не два колеса, а одно, если выполнить его передвижным. Вопрос выбора схемы построения первой передачи и заднего хода должен решаться с учетом предполагаемой интенсивности использования указанных передач. Чем больше интенсивность их использования, тем вероятнее разрушения торцов зубьев передвижного колеса и парных ему, и тем определеннее этот вопрос должен решаться в пользу схемы с постоянным зацеплением парных зубчатых колес.

Для всех схем характерно выполнение выходного вала вместе с ведущей шестерней главной передачи, применение постоянного зацепления зубчатых колес для всех передач прямого хода рукоятки рычага переключения, что облегчает управление. Повышению удобства управления при постоянном зацеплении зубчатых колес способствует также возможность применения синхронизаторов. Наконец, и передвижной шестерни для передачи заднего хода.

К редукторной части коробки передач относятся картер, валы, подшипники, зубчатые колеса и зубчатые муфты. Большинство конструкций имеют установившуюся типовую компоновку редукторной части. Особенно это относится к трехвальным соосным коробкам передач.

При числе ступеней 3…6 трехвальные коробки передач выполняются, как правило, в одном неразделенном картере и имеют двухопорные валы. Для размещения подшипников в передней и задней стенках картера выполнены по два отверстия; противоположные отверстия попарно соосны. Передний подшипник первичного вала расположен в расточке маховика или фланца коленчатого вала двигателя, задний — в передней стенке картера.

На переднем участке первичного вала устанавливается ведомый диск сцепления. На заднем конце, расположенном консольно за главным подшипником, заодно с валом выполнена ведущая шестерня привода промежуточного вала. В утолщении заднего конца первичного вала выполняется расточка, являющаяся гнездом переднего подшипника вторичного вала. Задний подшипник вторичного вала расположен в задней стенке картера.

Соосность первичного и вторичного валов обеспечивается за счет соосного выполнения базовых поверхностей: отверстий под подшипники в картере, опорных шеек вторичного вала, шеек первичного вала и гнезда в нем под передний подшипник вторичного вала. Центрирование коробки передач относительно оси коленчатого вала двигателя осуществляется через картер сцепления, правильность крепления которого к двигателю обеспечивается конструктивно и технологией обработки. Относительно картера сцепления коробка передач центрируется с помощью выступающей части наружного кольца заднего подшипника первичного вала или концетрично обработанного пояска на фланце крышки этого подшипника.

Подшипники промежуточного вала расположены в отверстиях передней и задней стенок картера. Ось этих отверстий располагается строго параллельно оси отверстий под задние подшипники первичного и вторичного валов. Один из подшипников каждого вала коробки передач фиксирует вал в осевом направлении и воспринимает комбинированную нагрузку. Первичный и вторичный валы фиксируются е помощью задних подшипников; промежуточный вал — с помощью заднего (чаще) или переднего подшипника.

Зубчатые колеса, расположенные на промежуточном валу, соединяются с ним неподвижно. В коробках передач легковых и некоторых легких и средних грузовых автомобилей все зубчатые венцы промежуточного вала выполняются в виде блока вместе с валом. В отдельных случаях этот блок выполняется пустотелым и устанавливается на оси на игольчатых подшипниках.

Так как для оси требуются меньшие отверстия в картере, чем для подшипников вала, конструкция картера при этом получается более жесткой. В коробках передач большинства грузовых автомобилей заодно с промежуточным валом выполняются только зубчатые венцы малого диаметра, например венец первой передачи и иногда второй.

Крайним передним зубчатым венцом на промежуточном валу является ведомое колесо привода этого вала. За ним располагаются: ведущее колесо высшей редукторной передачи и далее — ведущие зубчатые колеса более низких передач в порядке убывания номера передачи. Крайним задним зубчатым венцом на промежуточном валу является шестерня первой передачи или заднего хода.

Ведомые зубчатые колеса постоянного зацепления, располагаемые на вторичном валу, устанавливаются по подвижной посадке — на игольчатых подшипниках; бронзовых втулках, запрессованных в ступицу зубчатого колеса; непосредственно на шейках вала или на стальных втулках, плотно посаженных на эти шейки. В последних случаях во избежание заедания поверхностей скольжения на поверхности охватываемой детали выполняются канавки для сбора масла, а сама поверхность фосфатируется или сульфидируется. Если применяется ведомое передвижное зубчатое колесо, его установка на вторичном валу выполняется на эвольвентных или прямобочных шлицах по подвижной посадке.

Принятая в трехвальных коробках передач последовательность расположения зубчатых колес исключает перегрузку передней менее жесткой опоры вторичного вала, так как низшие передачи с большими усилиями в зацеплении располагаются ближе к задней опоре этого вала. Такое расположение обеспечивает технологичность сборки. При обычной схеме сборки промежуточный вал в сборе устанавливается через достаточно широкое окно, выполненное в картере сверху или сбоку, а иногда снизу. Через это же окно устанавливаются вторичный вал и его детали. Первичный вал в сборе устанавливается через отверстие под подшипник в передней стенке картера; возможность такой сборки обеспечивается тем, что зубчатый венец вала в этом случае выполняется меньшего размера, чем отверстие.

Имеющие место отступления от типовой компоновки в трехвальных коробках передач могут преследовать различные цели. Некоторые коробки передач легковых автомобилей выполняются с удлинителем и имеют цельный или составной трехопорный вторичный вал, третья опора которого размещается в приставном корпусе удлинителя. Основное назначение удлинителя — уменьшение длины карданной передачи. Корпус удлинителя может использоваться для размещения зубчатых колес передачи заднего хода и узла механизма переключения передач. Это позволяет уменьшить габариты основной части коробки.

В некоторых коробках передач грузовых автомобилей с целью повышения жесткости конструкции передняя опора вторичного вала выполняется в специальном приливе картера, но тогда ведомая шестерня высшей редукторной передачи оказывается на консоли. Обеспечивая высокую жесткость конструкции, такое решение усложняет сборку, требует повышенной точности изготовления деталей и применения картера с разъемом в плоскости валов. К особенностям компоновки редукторной части этой коробки передач относятся также размещение зубчатых колес первой передачи и заднего хода в среднем пролете, а синхронизаторов средних передач — на промежуточном валу.

Последнее обеспечивает уменьшение суммарного приведенного момента инерции согласованно вращающихся деталей коробки передач и нагрузок на синхронизаторы. Такое решение позволяет получить в высокой степени унифицированную модификацию с увеличенным числом передач, например — 7-ступенчатую модель на базе 6-ступенчатой или 6-сту-пенчатую на базе 5-ступенчатой. Особенности компоновки редукторной части двухвальных коробок передач можно установить по схемам.

Ведомый вал выполняется вместе с ведущей шестерней главной передачи: конической или гипоидной при продольном расположении двигателя, цилиндрической — при поперечном.

Применяются главным образом зубчатые колеса с постоянным зацеплением. Лишь для передачи заднего хода применяется передвижная шестерня. На схемах показаны типичные варианты построения передачи заднего хода и расположения передач прямого хода и их синхронизаторов. Синхронизатор первой-второй передач обычно устанавливается на выходном валу; его установка на входном валу затруднена, поскольку ведущая шестерня первой передачи имеет малый диаметр. Синхронизатор высших передач иногда устанавливается на входном валу для уменьшения приведенного момента инерции. В ряде случаев несоосная двухвальная коробка передач конструктивно объединяется с двигателем.

Конструкция редукторной части коробки передач должна быть жесткой. В наибольшей степени жесткость конструкции в целом зависит от конструкции валов и картера. При преобладающем применении двухопорных валов конструкцию достаточной жесткости возможно выполнить, ограничивая длину валов и тем самым число передач. Обычно между опорами размещают не более шести передач. Таким образом, требование жесткости двухопорных валов является одним из факторов, ограничивающих число ступеней в коробках передач с двумя степенями свободы. Картер выполняется обычно цельнолитым.

Отливка имеет местные утолщения и ребра. Отверстия под подшипники в передней и задней стенках картера должны быть такими, чтобы между отверстиями в стенке оставалась перемычка достаточного размера. Жесткость конструкции в сборе зависит от степени затяжки болтов крепления крышки, в которой монтируется механизм переключения передач. Картер с разъемом применяется лишь в случаях, когда это диктуется условиями сборки.

Смазывание деталей большинства коробок передач производится окунанием и разбрызгиванием. Масляная ванна размещается в картере. Уровень масла в ванне достигает оси промежуточного вала, а расход его на одну заправку зависит главным образом от передаваемой мощности.

Реже с целью уменьшения потерь мощности картер выполняют сухим, помещая масло в обособленный отсек, откуда оно подается для смазывания деталей насосом. В обычных конструкциях с несухим картером также может устанавливаться насос. Насос имеется, например, в коробках передач некоторых тяжелых автомобилей. Его ставят для подачи масла к подшипникам ведомых зубчатых колес постоянного зацепления. Масло подается через центральное и радиальные сверления вторичного вала. Для такого способа подачи масла к подшипникам зубчатых колес постоянного зацепления иногда используется не насос, а маслонагнетающее кольцо, устанавливаемое впереди подшипника первичного вала. Для заправки и контроля уровня масла, а также его слива в картере делаются соответствующие отверстия.

Герметичность собранной коробки передач обеспечивается применением для маслоналивного и спускного отверстий пробок с конической резьбой, установкой уплотнительных прокладок под все крышки и манжетных уплотнителей на входе в коробку и на выходе из нее. Во избежание повышения давления в картере он должен сообщаться с атмосферой. Если конструкция крышки с механизмом переключения передач не обеспечивает этого, на картере сверху предусматривается установка сапуна.

Как правило, на выходном валу коробки передач устанавливается ведущий элемент привода спидометра; ведомый его элемент располагается в крышке заднего подшипника вала. Привод спидометра не устанавливается в коробке передач лишь в тех случаях, когда между ней и ведущими колесами автомобиля имеется еще один механизм с переменным передаточным числом.

а) б) Рис. 1. Схема двухвальной (а) и трёхвальной (б) коробки передач:

1 — первичный вал

2 — вторичный вал

3 — подвижная муфта

4 — промежуточный вал Таблица № 1. Техническая характеристика коробки передач а/м ГАЗ-51

3. Основные неисправности коробки передач а/м ГАЗ-51

Таблица № 2. Основные неисправности коробки передач а/м ГАЗ-51

4. Литературный обзор современных технологии восстановления деталей машин

Существует множество способов восстановления деталей машин.

Ученые ВНИИТУВИД «Ремдеталь» разработали большое количество новых эффективных технологий по восстановлению и упрочнению деталей машин. Одна из них

Электроконтактная приварка металлического слоя (ленты, проволоки, порошковых материалов). Преимущества контактной приварки — отсутствие нагрева деталей, возможность приварки слоя стальной ленты, проволоки и твердых сплавов, закалка слоя непосредственно в процессе приварки, отсутствие выгорания легирующих примесей и значительное улучшение условий труда. К недостаткам этого способа можно отнести снижение прочностных свойств КВ после обработки.

Технология газопорошковой наплавки. Процесс состоит в нанесении на разогретую поверхность порошкового материала и не требует сложного оборудования. Газопорошковой наплавкой восстанавливают стальные и чугунные малогабаритные детали с локальным износом. С помощью газопорошковой наплавки можно также восстанавливать и упрочнять детали почвообрабатывающих машин — плоскорезы, лапы культиватора, ножи. Недостаток: разогрев поверхности КВ до высокой температуры может привести к деформированию.

Плазменная металлизация — наиболее экономичный метод покрытий на изношенные детали. Покрытие обладает высокой износостойкостью, без пор и трещин. Процесс является высокопроизводительным. Недостатком этого способа является высокие начальные капиталовложения в оборудование. В нынешних условиях при отсутствии оборотных средств у предприятий этот недостаток не позволяет рекомендовать способ к повсеместному использованию.

Кислородно-ацетиленовая наплавка заключается в нанесении на предварительно подготовленную (без окалины, грязи, жира) поверхность восстанавливаемой детали слоя наплавки из электрода, который расплавляется в пламени ацетилена с кислородом. Оптимальная толщина наплавленного слоя — до 3 мм. Допускается наплавка в несколько слоев общей толщиной до 5 мм. Из-за перегрева поверхности детали нельзя рекомендовать этот метод для восстановления КВ.

Электродуговая наплавка с применением дополнительной обмазки электродов заключается в зажигании дуги между наплавляемой деталью и электродом. Обмазка способствует стабилизации дуги и получению ровного слоя наплавки. Большое значение имеет толщина наплавляемого слоя. Недостаток: наплавка снижает усталостную прочность детали до 50%.

Газоплазменное напыление. Для напыления покрытий и резки используется сверхзвуковая газовая струя, генерируемая специальной горелкой. Рабочий процесс в горелке аналогичен процессу, реализуемому в микроракетных двигателях. Преимущества: портативность (оборудование является переносным); простота устройства; меньшая стоимость (примерно в десять раз) по сравнению со стационарными зарубежными установками. Характеристики покрытий соответствуют характеристикам, полученным с помощью лучшего современного плазменного оборудования при снижении стоимости в 1,5… 2 раза; качество покрытий в 2…3 раза выше, чем при дозвуковом газопламенном напылении. Установки принципиально нового класса позволяют поднять на качественно новый уровень технологическое обеспечение работ по упрочнению и восстановлению деталей машин и механизмов (в особенности выполняемых на средних и мелких предприятиях). Параметры сверхзвуковой струи: скорость до 2600 м/с, температура 2500…3000 К. Характеристика покрытий: адгезия до 80 МПа, пористость не более 5,0%, толщина 0,1…5 мм. Система подачи напыляемого порошка эжекционная без дополнительного несущего газа. Для восстановления КВ КамАЗа этот метод не приемлем т. к. поверхность разогревается до высокой температуры, что может привести к деформации вала.

Детонационное напыление — сущность процесса заключается в использовании энергии детонационных волн для нагрева и ускорения частиц порошка напыляемого материала. Детонационные покрытия намного превышают соответствующие показатели для покрытий, полученных методами газоплазменного и плазменного напыления. К недостаткам стоит отнести дороговизну и сложность оборудования.

Лазерный способ восстановления. Этот способ не может быть рекомендован к использованию на данном этапе в силу высокой стоимости оборудования и высокой требовательности к обслуживающему персоналу и культуре производства.

Вибродуговая наплавка в жидкости. При этом способе качество наплавленного металла зависит от многих факторов и резко ухудшается при изменении режимов наплавки и химического состава электродной проволоки. Применение этого способа наплавки для восстановления коленчатых валов двигателей грузовых автомобилей из-за значительного снижения усталостной прочности становиться не приемлемым.

Однослойная наплавка под флюсом. Этот способ наплавки исследовался в НИИАТе и КАЗНИПИАТе. Наплавку производили при разном шаге, прямой и обратной полярности, разных напряжений дуги и индуктивности сварочной цепи, скорости подачи электродной проволоки и вращения детали. Все разновидности однослойной наплавки под флюсом не дали положительных результатов. Наплавленный металл имел неоднородную структуру и твердость, содержал поры, трещины и шлаковые включения.

Электродуговая метализация — простой, высокопроизводительный (до 20 кг присадочного металла в час) способ, технологичный, не требующий высокой квалификации исполнителей, использующий только сжатый воздух (давление 0,5−0,6 МПа, расход 1,8−2,0 м /мин), не вызывает деформацию коленчатых валов (деталь нагревается до 130 °С), не снижает усталостную прочность, обеспечивает ресурс восстановленных коленчатых валов не ниже новых. Толщина покрытия 0,1−10 мм и выше. Металлизационное покрытие в 2 раза дешевле наплавленного. С помощью ЭМ можно получать покрытия из различных материалов (стали, алюминия, цинка, меди, бронзы, латуни и других металлов), а также из их комбинаций, получая износостойкие сплавы, псевдосплавы, антикоррозионные, защитно-декоративные и антифрикционные покрытия. Структура таких покрытий микропористая, способная впитывать в себя до 10% горячего масла и удерживать его не только в микропорах, но и на поверхности за счет микрократеров, образованных пористостью. Масло, находящееся на поверхности в таких микроемкостях, компенсирует дефицит смазочного материала в экстремальных условиях работы пары трения. Особенно ценным является способность металлизационных покрытий в течение длительного времени продолжать нормальную работу без подачи смазочного материала. Это уникальное свойство металлизационного покрытия не менее эффективно проявляется при пуске холодного двигателя, когда масло под воздействием нагрева покрытия шейки начинает по капиллярам подниматься к поверхности шейки, улучшая ее смазку. Металлизационные покрытия обладают весьма привлекательными не только техническими свойствами, но и механической прочностью. Электродуговая металлизация имеет преимущества перед другими методами металлопокрытий, экономически целесообразна, так как себестоимость восстановления коленчатых валов составляет 20 — 40% стоимости новых при гарантированном ресурсе не ниже номинального.

5. Выбор методов восстановления

Выбор способа восстановления детали следует осуществлять поэтапно, применяя последовательно технологический, технический и технико-экономический критерий.

Перечень основных способов восстановления изношенных поверхностей:

1. Газоплазменное напыление.

Процесс сопровождается нагревом напыляемой поверхности, что может привести к деформации изделия.

2. Плазменная металлизация.

Производительный процесс, невозможный без дорогостоящего оборудования.

3. Электродуговая метализация.

Процесс плавления напыляемого материала в электрической дуге, в последствие разносимого на восстанавливаемую поверхность сжатым воздухом.

После перечисления основных способов восстановления детали, необходимо выбрать основной способ.

Технологический критерий. Он оценивает каждый способ и определяет принципиальную возможность применимости того или иного способа восстановления.

Отобранные по этому критерию способы восстановления должны удовлетворять двум условиям:

1. по своим технологическим особенностям они должны быть приемлемы к данной детали;

2. устранять имеющиеся дефекты.

Технический критерий Он оценивает каждый способ (выбранный по технологическому критерию) устранения дефектов детали с точки зрения восстановления.

Для каждого выбранного способа дают комплексную оценку по значению коэффициента долговечности, который определяется

(2.1)

где, , — соответственно коэффициенты износостойкости, выносливости и сцепляемости покрытий;

— поправочный коэффициент, учитывающий фактическую работоспособность восстановленной детали. .

Расчет коэффициента по способам:

1. Кд =0,95 * 0,7* 1*0,9 = 0,59

2. Кд = 0,9 * 0,68* 1* 0,9 = 0,55

3. Кд = 0,97 * 0,8 *1 * 0,9 = 0,69

Рациональным по этому критерию будет способ, у которого, этому условию удовлетворяет метод электродуговой металлизации.

6. Анализ возможных дефектов детали и составление дефектовочной ведомости детали

В процессе эксплуатации вал передает крутящий момент за счёт шлицев с ведущей шестерни на ведомую. Под действием трения деталь изнашивается, причём с учётом особенностей конструкции раздаточной коробки и особенностей эксплуатации износ присутствует только на одной из боковых поверхностей шлица, что может привести к появлению люфта в трансмиссии автомобиля.

На основании анализа особенностей конструкции и условий работы детали составляем дефектовочную карту на контроль и сортировку детали (таблица 3). Где будут указаны: код детали, материал детали и ее твердость, дефект, способ устранения дефекта и средства контроля, размеры по рабочему чертежу и допустимые без ремонта, а также делаем заключение о годности или негодности детали к восстановлению данного дефекта.

Технические требования на дефектовку и ремонт должны быть следующими:

— дефектация детали и сборочных единиц должна производиться в соответствии с приведенными картами дефектации;

— допускается применение универсального измерительного инструмента, обеспечивающего степень точности проверки, указанную в Руководстве;

— эталоны, применяемые при дефектации, должны утверждаться ремонтными предприятиями;

— размеры трещин и обломов, при наличии которых детали подлежат списанию в брак, являются в значительной мере условными.

Таблица № 3. Дефектовочная карта

7. Оборудование, приспособления, инструменты. их характеристики

1. Металлизатор ЭМ-17

1. Назначение изделия Аппарат стационарный ЭМ-17 (именуемый в дальнейшем «аппарат») предназначен для нанесения покрытий из стали с целью восстановления и упрочнения различных деталей и механизмов, а также для нанесения противокоррозионных покрытий из цинка и алюминия в условиях автоматизированных производств.

Аппарат изготавливается вида климатического исполнения УХЛ2 и Т2 по ГОСТ 15 150–69 для работы при температуре окружающей среды от минус 5 до плюс 40 °C и относительной влажности не более 85%.

Условное обозначение аппарата ЭМ-17 при заказе: «Аппарат стационарный ЭМ-17-УХЛ2 ТУ 26−05−102−88», «Аппарат стационарный ЭМ-17-Т2 ТУ 26−05−102−88».

2. Технические характеристики Таблица № 4

3. КОМПЛЕКТНОСТЬ Таблица № 5

4. Устройство и принцип работы

Принцип работы аппарата ЭМ-17 заключается в расплавлении двух проволочных электродов образующейся между ними электрической дугой и распылении расплавленного металла струей сжатого воздуха. Металлические частицы, попадая на покрываемую поверхность, сцепляются с ней, образуя сплошное покрытие, при этом толщина слоя регулируется производительностью распыления и скоростью перемещения покрываемой поверхности относительно металлизатора.

Аппарат стационарный ЭМ-17 (рис. 2) состоит из металлизатора, блока управления, рукавов для проволоки и кабелей.

Металлизатор (рис. 3) состоит из привода, головки распылительной и воздухопровода. Регулирование скорости подачи проволоки производится тиристорным приводом, расположенным в блоке управления.

Рис. 2. Аппарат стационарный ЭМ-17:

1 — металлизатор; 2 — рукав для проволоки; 3 — блок управления; 4,5 — кабели.

Рис. 3. Металлизатор:

1 — головка распылительная; 2 — привод металлизатора; 3 — воздухопровод; 4 — наконечник; 5 — шина

Привод металлизатора (рис. 4) состоит из электродвигателя, одноступенчатого червячного редуктора и рукавов для проволоки.

Подача проволоки осуществляется ведущими роликами, расположенными на валу червячного колеса за счет прижима проволоки прижимными роликами, поджимаемыми пружинами, при этом ручка, выступающая над кожухом, должна быть повернута влево.

На панели привода установлена кнопка «Наладка» для подачи проволоки при наладке металлизатора.

Головка распылительная (рис. 4) через переходник крепится к корпусу привода металлизатора тремя винтами.

На изоляционной панели закреплена платформа с распределителями и токоподводящими вставками, через которые проходят распыляемые проволоки. При износе рабочего отверстия вставки она поворачивается на 90° и закрепляется через фиксатор накидной гайкой.

Токоподвод осуществляется через шины. Точность скрещивания проволок обеспечивается технологией изготовления.

Распыление расплавленного металла осуществляется струей сжатого воздуха через сопло. Для лучшего охлаждения токоподводов предусмотрена подача на них сжатого воздуха.

Рис. 4. Привод металлизатора:

1 — электродвигатель; 2 — редуктор; 3 — ролик ведущий; 4 — колесо червячное; 5 — ролик прижимной; 6 — ручка; 7 — кожух; 8 — кнопка

Рис. 5. Головка распылительная:

1 — панель; 2 — платформа; 3 — распределитель левый; 4 — токоподводящая вставка; 5 — фиксатор;

6 — распределитель правый; 7 — сопло; 8 — шина.

Рис. 6. Схема электрическая принципиальная:

ЭПУ-1−271Е — электропривод; Rl, R2 — резисторы; Л1 — арматура АМЕ с лампой КИ;

ДД1 — датчик реле давления; V — вольтметр; ШР1, ШР2, ШРЗ — штепсельные разъемы; КН1 — выключатель КЕО; В1, В2, ВЗ — выключатели «Тумблер ТВ1−4»; Пр1, Пр2 — вставки плавкие;

ЭМ-17 — металлизатор

Блок управления (рис. 2) обеспечивает: контроль давления сжатого воздуха, дистанционное включение источника тока, плавную регулировку скорости подачи проволоки.

Датчик-реле давления обеспечивает поддержание давления в рабочем режиме и отрегулирован на включение источника тока при достижении давления 0,35 МПа (3,5 кгс/см2) и отключение при давлении 0,3 МПа (3,0 кгс/ см2).

На передней панели блока управления установлены вентиль, манометр, вольтметр, ручки потенциометра для регулирования скорости подачи проволоки, тумблеры, включающие СЕТЬ, РАБОЧИЙ ТОК, ПОДАЧУ ПРОВОЛОКИ.

Электрическую схему аппарата ЭМ-17 см. на рис. 6.

5. Указания мер безопасности

Работа аппарата ЭМ-17 сопровождается светоизлучением электрической дуги, выделением значительного количества металлической пыли и шума. Все это обуславливает необходимость строгого соблюдения Правил техники безопасности и производственной санитарии при электросварочных работах, утвержденных президиумом ЦК профсоюза рабочих машиностроения 2 апреля 1963 г. с изменениями и дополнениями от 11 мая 1966 г., ГОСТ 12.2.008−75. Аппарат по способу защиты человека от поражения электрическим током относится к 1 классу по ГОСТ 12.2.007.0−75.

К работе на аппарате допускаются лица не моложе 18 лет, изучившие настоящую инструкцию, имеющие квалификацию «металлизатор» не ниже 4 разряда согласно Единому тарифно-квалификационному справочнику работ и профессий рабочих (М., Машиностроение, 1987, вып. 2). Знание правил эксплуатации аппарата и обслуживаемого оборудования должно быть проверено квалификационной комиссией.

Аппарат должен быть установлен в камеру, оборудованную средствами:

шумозащиты, уровень звука за пределами камеры не должен превышать 85 дБ по шкале «А»;

приточно-вытяжной вентиляцией, обеспечивающей полное удаление пыли и газа, скорость отсоса которых из рабочей зоны должна быть не менее 1,5 м/с в соответствии с санитарными нормами СН 245−71;

дверцы камеры должны иметь блокировку, отключающую работу металлизатора при случайном открывании их;

стенки камеры должны быть сплошными из несгораемого материала.

При настройке и кратковременной работе с металлизатором для защиты глаз от воздействия света электрической дуги оператор обязан пользоваться очками защитными типа ЗП по ГОСТ 12.4. 013−85 со светофильтрами С-5 по ГОСТ 12.4.080−79. Для защиты слуха и органов дыхания применять противошумные наушники ВЦНИИОТ-7И по ТУ 1−01−0035−79 и респиратор У-2к по ТУ 6−16−2267−78.

Помещение для выполнения работ должно соответствовать Санитарным нормам проектирования промышленных предприятий СН 245−71 и Противопожарным требованиям СН и П 11−2-80 предприятий и населенных мест.

Все электрооборудование, находящееся под током высокого напряжения, должно быть надежно заземлено. Заземление осуществляется проводом сечением не менее 6 мм² по ГОСТ 12.1.030−81.

Запрещается производить настройку и регулировку распылительной головки, находящейся под напряжением.

Закрепление резинотканевого рукава на ниппелях и в местах соединения должно быть надежным и полностью исключать пропуск воздуха.

Цинковая пыль является ядовитой, вследствие чего при работе необходимо соблюдать меры предосторожности:

производить работу только в спецодежде из плотной ткани;

по окончании работы спецодежда должна быть снята и освобождена от пыли;

не принимать пищи и не курить до тщательного мытья рук и лица.

Продукты отходов алюминия при достижении определенных концентраций в воздухе способны к возгоранию, поэтому в емкостях, в помещениях ограниченной кубатуры или плохой вентиляции производить работы по металлизации запрещается.

6. Состав оборудования

Для работы аппарата ЭМ-17 необходимо следующее оборудование: сеть сжатого воздуха, масловодоотделитель, источник тока, электрощит для контроля над процессом, вентиляция, кассеты для укладки на них проволоки, средства для механизации или автоматизации процесса металлизации.

Сжатый воздух, предварительно очищенный от влаги и масла постовым масловодоотделителем, должен подаваться под давлением 0,5−0,6 МПа (5−6 кгс/см2) с расходом не менее 150 м³/ч. На подводящей линии сжатого воздуха рядом с вентилем должен быть установлен манометр для измерения давления.

Сжатый воздух к аппарату от трубопровода подается с помощью резинотканевого рукава.

Источник тока. Аппарат ЭМ-17 работает на постоянном токе от сварочных преобразователей или выпрямителей с жесткой вольтамперной характеристикой, используемых для сварки в среде углекислого газа.

Источник тока должен обеспечивать возможность плавного регулирования напряжения на дуге от 17 до 40 В, при этом наклон статической вольтамперной характеристики источника в рабочей точке должен быть не более 0,2 ВА по абсолютной величине.

Во всех случаях цикл и режим работы аппарата ЭМ-17 согласовывать с условиями эксплуатации источника тока.

Электрический щит для контроля над процессом. На электрический щит устанавливается силовой контактор постоянного тока с максимальной силой тока 500 А, амперметр для измерения силы тока при металлизации, вольтметр для измерения напряжения на дуге, рубильник или контактор для включения источника тока. Если на источнике тока имеется регулятор напряжения, то его следует установить на щит.

Примечание. Показание вольтметра на пульте управления должно быть больше на величину потерь в токоподводящем кабеле.

Кассеты для проволоки. Устройство и установка кассет должны исключать соприкосновение проволок при разматывании во избежание короткого замыкания. Оператор во время работы также не должен соприкасаться с кассетами.

Для механизации процесса металлизации необходимо иметь механизм, обеспечивающий перемещение металлизатора относительно покрываемой поверхности. Скорость перемещения зависит от производительности распыления и толщины наносимого покрытия.

7. Подготовка к работе

После хранения подготовить аппарат к пуску, для этого:

удалить консервационную смазку;

проверить наличие смазки в подшипниках металлизатора;

залить в редуктор машинное масло (до нижней кромки контрольного отверстия — верхняя пробка);

произвести напайку кабельных наконечников к гибким кабелям сечением 70 мм², подводящим ток для питания дуги;

протянуть кабели до выхода их из корпуса через отверстия в кожухе (на рис. 2 показано пунктиром);

согнуть наконечники и подсоединить кабели с помощью болтов и гаек, находящихся на шинах металлизатора;

подвести воздух;

произвести крепление металлизатора к приспособлению;

заземлить аппарат;

подключить к источнику электропитание;

уложить проволоку* (Стальная марки Сп-08 ГОСГ 2246−70

Цинковая марки Ц1 ГОСТ 13 073–77.

Алюминиевая марки Св. АМЦ ГОСТ 7871– — 75.

Требование к проволоке по ГОСТ 9.304−84.)

на кассеты таким образом, чтобы она легко разматывалась во время работы;

произвести заправку металлизатора в следующем порядке: откинуть крышки на приводе металлизатора;

заправить концы проволок в рукава для проволоки; прижимные ролики поднять вверх поворотом ручки против часовой стрелки;

ввести проволоки в приемные штуцеры, прижать прижимными роликами, включить кнопку «Наладка» и протянуть проволоки до выхода из рабочих отверстий вставок и схождения их в одной точке.

8. ПОРЯДОК РАБОТЫ

Включение аппарата в работу провести в следующей последовательности:

концы проволок развести или откусить, чтобы они были разомкнутыми;

включить тумблером сеть;

открыть вентилем подачу воздуха;

включить тумблером напряжение дуги (при этом включение напряжения сблокировано с датчиком-реле давления);

включить тумблером подачу проволоки.

Остановку аппарата провести в следующей последовательности:

отключить подачу проволоки;

отключить ток;

закрыть подачу сжатого воздуха;

отключить сеть.

9. Технология напыления покрытий

Технология напыления металлических покрытий слагается из подготовки поверхности, напыления покрытий и, в случае необходимости, его последующей обработки.

Подготовка поверхности имеет целью удалить с нее всякого рода загрязнения и окисную пленку, а также придать ей возможно большую шероховатость, так как распыляемый металл с гладкой поверхностью имеет низкую прочность сцепления.

Обычным средством подготовки поверхности изделий со сложной конфигурацией (не тел вращения) является обдувка металлическим песком с помощью пескоструйного аппарата, которая производится при давлении сжатого воздуха 0,4−0,6 МПа (4−6 кгс/см2), очищенного от влаги и масла. Возможно применение дробеструйных аппаратов. Для тел вращения применяется подготовка поверхности нарезанием «рваной резьбы».

Значение параметров шероховатости поверхности изделия, требования к материалам, к термическому напылению, к покрытию и методы контроля должны соответствовать ГОСТ 9.304−84.

Режим работы аппарата устанавливается оператором в зависимости от источника электрического питания, применяемого металла, диаметра проволоки, давления сжатого воздуха и размеров изделия. С увеличением давления сжатого воздуха на входе в аппарат плотность покрытия возрастает и повышается стабильность работы аппарата. При резких колебаниях давления воздуха в сети за счет отбора воздуха другими потребителями работу по металлизации производить не следует.

Напряжение на дуге устанавливается в зависимости от требований, предъявляемых к покрытию.

Если антикоррозионное покрытие из цинка и алюминия работает в обычных условиях, то напыление следует производить на возможно меньшем напряжении, в этом случае коэффициент использования металла при распылении будет наибольшим. Для алюминиевых покрытий, работающих в тяжелых условиях, напыление рекомендуется производить на повышенном напряжении. Величина рабочего тока примерно пропорциональна выбранной производительности напыления.

Выбор режима (ориентировочно) производить по таблице.

Таблица № 6

На рис. 7−9 приведены графики для определения (ориентировочно) производительности по рабочему току, на рис. 10 — график зависимости скорости подачи проволоки от напряжения на двигателе.

Выбор производительности напыления определяется технологической целесообразностью. При напылении не допускать нагрева металлизируемой поверхности выше 70−80 °С.

Расстояние от точки плавления проволоки до металлизируемой поверхности следует выдерживать в пределах 80−100 мм.

Толщина слоя при напылении покрытий на плоские поверхности не должна превышать 0,5 мм. Для тел вращения при восстановлении изношенных поверхностей или при нанесении антифрикционных покрытий толщина слоя может быть несколько миллиметров.

Последующая механическая обработка покрытий из-за невысоких механических свойств должна вестись на пониженных режимах с обязательным применением эмульсии.

Рис. 7. График определения производительности распыления проволоки диаметром 1,5 мм:

I — алюминий и его сплавы;

II — сталь малоуглеродистая; III — цинк.

Рис. 8. График определения производительности распыления проволоки диаметром 2,0 мм:

I — алюминий и его сплавы;

II — сталь малоуглеродистая; III — цинк.

Рис. 9. График определения производительности распыления проволоки диаметром 2,5 мм:

I — алюминий и его сплавы;

II — сталь малоуглеродистая; III — цинк.

10. Техническое обслуживание Обязательные меры по уходу за аппаратом заключаются в следующем:

ежедневно производить технический осмотр аппарата; выявленные мелкие неполадки устранять немедленно;

ежедневно по окончании работы аппарат очищать от осевшей на нем металлической пыли; открывать боковые крышки металлизатора и продувать сжатым воздухом ведущие и прижимные ролики и всю полость механизма подачи проволоки;

следить за состоянием и своевременно заменять быстроизнашиваемые детали;

через каждые 3 месяца работы металлизатора заменять смазку в редукторе.

Рис. 10. График зависимости скорости подачи проволоки от напряжения на двигателе Рис. 11. График зависимости производительности распыления от скорости подачи проволоки (алюминий, цинк)

11. Возможные неисправности и способы их устранения

Таблица № 7

Рис. 12. График зависимости производительности распыления от скорости подачи проволоки (сталь).

12. Свидетельство о приемке Аппарат стационарный ЭМ-17 заводской номер соответствует техническим условиям ТУ 26−05−102−88 и признан годным для эксплуатации.

Дата выпуска Отметка ОТК о приемке

13. Гарантийные обязательства Предприятие-изготовитель гарантирует соответствие аппарата требованиям технических условий при соблюдении потребителем условий эксплуатации и хранения.

Гарантийный срок эксплуатации устанавливается один год со дня ввода аппарата в эксплуатацию, но не более полутора лет со дня отгрузки его с предприятия-изготовителя.

14. Сведения о консервации Консервация аппарата стационарного ЭМ-17 произведена в соответствии с ГОСТ 9.014−78 (группа изделий II-I на срок защиты 3 года без консервации). Категория условий хранения и транспортирования в части воздействия климатических факторов по группе 2 © для умеренного климата и 3 (ЖЗ) для тропического климата ГОСТ 15 150–69. Условия транспортирования в части воздействия механических факторов «С» по ГОСТ 23 170–78.

Использовано авторское свидетельство. М° 264 101 197U г

2) Токарно-винторезный станок модели 250ИТП

1. Технические характеристики токарного станка 250ИТП Таблица № 8.